Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN Unidad Saltillo

VIDRIOS

RESUMEN

PROFESOR: Dr. José Escorcia

ALUMNO: MARCELINO TINOCO MONTES

9 marzo del 2016 Saltillo, Coahuila.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA DE ALGUNOS VIDRIOS DE SILICATOS ALCALINOS

Introducción

El vidrio puede usarse en industria y laboratorios como aisladores eléctricos por eso hay que comprender la conductividad eléctrica del vidrio. Generalmente el vidrio de silicato es muy mal conductor eléctrico a menos a temperatura ambiente, pero bajo ciertos parámetros se genera la conducción por el movimiento iónico en la red cristalina. La conducción se debe al oxido alcalino es debido al movimiento de los iones alcalinos a través de la red cristalina. Y se ha investigado mucho la conductividad eléctrica y el coeficiente de difusión de iones en el vidrio. Hasta se llegó a la conclusión que el movimiento de los iones alcalinos es importante ya que influye en conducción eléctrica, durabilidad química, y cinética de intercambio iónico. La energía d activación se relaciona con la composición y estructura del vidrio con el estudio de rapidez de la conducción de iones en el cristal. La energía de activación pequeña s e obtiene mediante la sustitución de los aniones de oxigeno con otros aniones tales como aniones de sulfuros y el dopaje con el óxido alcalino. Se ha aceptado que los cationes saltan a lo largo del intersticio en la red del cristal para explicar la conducción eléctrica del vidrio, sus probabilidades son depende de número y carga de iones móviles involucrados de la distancia y los intersticios disponibles y de las vibraciones en los intersticios.

Los procedimientos experimentales

Materias primas, fundición y preparación de vidrio:

Los materiales son de alta pureza de silica finamente pulverizado y cuarzo. Na2O y CaO se aplicaron como anhídrido. El óxido de aluminio se introdujo como tal. Cada muestra se fundió en un en un horno eléctrico a 1450C durante 4 horas. El fundido se vierte y se coló en moldes de acero inoxidables especiales. Fueron luego de vidrio templado rectificado y pulido.

Preparación de la muestra y medición de la electricidad

Las muestras de vidrio se utilizaron para medir la conductividad eléctrica fueron preparados con discos se esmerilado y pulido las superficies y cada disco se fija aun doble electrodo. El agua fue usado para asegurar el contacto entre la muestra y el electrodo. El espesor y medidas de la muestra fueron calculadas. La muestra con el porta muestras se colocó en un horno de tuvo mediante la medición de temperatura fue seguida mediante un termopar. Los valores de resistencia eléctrica se midió de 30 a 200C.

Resultados y conclusiones

La conducción eléctrica de la mayoría de los vidrios es debido a la carga positiva de iones alcalinos moviéndose bajo la influencia de campo eléctrico. Como consecuencia la temperatura del cristal es mayor aumenta la conductividad eléctrica, donde los iones alcalinos pueden moverse más libremente por la temperatura. Los valores de la conductividad los controla la concentración y movilidad. Solo exhibe efecto de alcalino mixto cuando prevalece el mecanismo de vacantes y hay

una diferencia en los diámetros de los iones móviles. El trasporte de vacantes se limita por barreras potenciales de saltar de un ion grande a un sitio pequeño. Los sitios enlazados forman un red tridimensional de canales abiertos y bloqueados.

Efecto de la temperatura

La temperatura y la conductividad del vidrio está relacionada con la energía de activación ya que es la que da el obstáculo potencial. la conductividad eléctrica de diferentes muestras de vidrio con diferentes composiciones se fueron medidos. Los datos que se obtuvieron permite el cálculo de la energía de activación por la ecuación de Arrhenius. El hecho es que la resistividad del vidrio disminuye con el aumento de la temperatura. Si los modificadores son altos se produce por los iones de mayor tamaño y migran libremente y tienen una menor energía de activación.

Efecto de composición del vidrio

La conductividad de los cristales es dependiente de la composición química. La conductividad eléctrica es directamente proporcional al número de portador de cargas así como movilidad. No solo su balance y tamaño son decisivos si n también de la capacidad de la red que cambia con la concentración de portadores de carga.

Efecto del Cao

Cuando se introduce puede meterse como puente y da oportunidad a los iones moverse fácilmente sin ser atrapados por el oxígeno y la conductividad eléctrica disminuye por los que los iones de Ca son incorporados a la estructura del vidrio en posiciones intersticiales junto a los iones de sodio se espera que se reduzca la movilidad de los iones de Na en presencia del catión invadiendo la conducción.

Efecto de la alúmina

La sustitución de Al2O por SiO2 tiene interesante efectos de aumentar la conductividad y disminuyendo la energía de activación que pasa atravez de una mínima composición. Los iones se encuentran en frontera en número de coordinación 4 y 6 de los iones de Al se puede sustituir un ion en la ENTRUCTURA DEL SiO2 las dos tienen diferente valencia y se tienen que compensar y se usan los iones alcalinos. También lo que causa es que no tiene separaciones en la estructura se fortalece y muestra que eleva la resistencia eléctrica.

Conclusión

El estudio indica las variaciones de conductividad del vidrio sílice soda dopada con CaO y Al2O3 se dijo lo siguiente que aumenta la conductividad eléctrica con la proporción de sodio se debe a la estructura para ser mantenida en el estado vidrioso y los iones de Na predominan y muestra una clara coordinación de oxígeno. Con aumento de concentraciones de sodio en los vidrios silicatos. Para la sustitución d otros álcalis utilizaron los disponibles en ocupación en sitios atómicos pero esto no afecta el total de oxigenos guardados.