Какова формула состава стекла, известного как нормальное , содержащего 13% оксида натрия, 11,7% оксида кальция и 75,3%

Muravey

35

Формула состава стекла может быть определена путем расчета мольных процентов каждого компонента, используя молекулярные массы их соответствующих элементов.

1. Начнем с определения молекулярных масс каждого оксида:
- Оксид натрия (Na₂O) имеет молекулярную массу 61,98 г/моль.
- Оксид кальция (CaO) имеет молекулярную массу 56,08 г/моль.
- Оксид кремния (SiO₂) имеет молекулярную массу 60,08 г/моль.

2. Теперь расчитаем мольные проценты каждого компонента:
- Для оксида натрия: $\frac{\text{масса Na₂O}}{\text{масса всего стекла}}\times 100\mathrm{\%}$
$$\frac{13\mathrm{\%}}{100\mathrm{\%}}=\frac{m_{Na₂O}}{m_{\text{стекла}}}\times 100\mathrm{\%}$$
Решив уравнение относительно массы Na₂O, получим:
$$m_{Na₂O}=\frac{13}{100}\times m_{\text{стекла}}$$

- Для оксида кальция: $\frac{11,7\mathrm{\%}}{100\mathrm{\%}}=\frac{m_{CaO}}{m_{\text{стекла}}}\times 100\mathrm{\%}$
Решив уравнение относительно массы CaO, получим:
$$m_{CaO}=\frac{11,7}{100}\times m_{\text{стекла}}$$

- Для оксида кремния: $\frac{75,3\mathrm{\%}}{100\mathrm{\%}}=\frac{m_{SiO₂}}{m_{\text{стекла}}}\times 100\mathrm{\%}$
Решив уравнение относительно массы SiO₂, получим:
$$m_{SiO₂}=\frac{75,3}{100}\times m_{\text{стекла}}$$

3. Зная молекулярные массы каждого оксида и массы каждого компонента стекла, мы можем найти количество вещества каждого оксида:
- Для оксида натрия: $n_{Na₂O}=\frac{m_{Na₂O}}{M_{Na₂O}}$, где $M_{Na₂O}$ - молекулярная масса Na₂O.
- Для оксида кальция: $n_{CaO}=\frac{m_{CaO}}{M_{CaO}}$, где $M_{CaO}$ - молекулярная масса CaO.
- Для оксида кремния: $n_{SiO₂}=\frac{m_{SiO₂}}{M_{SiO₂}}$, где $M_{SiO₂}$ - молекулярная масса SiO₂.

4. Объемные отношения каждого компонента в стекле могут быть определены, используя пропорции стохиометрии реакции при формировании стекла. Нормальное стекло обычно имеет следующее мольное соотношение оксидов:
- На₂O : CaO : SiO₂ = 1 : 1 : 6

Таким образом, мы можем записать:
$$\frac{n_{Na₂O}}{n_{CaO}}=\frac{1}{1}\text{и}\frac{n_{Na₂O}}{n_{SiO₂}}=\frac{1}{6}$$
Получим:
$$\frac{\frac{m_{Na₂O}}{M_{Na₂O}}}{\frac{m_{CaO}}{M_{CaO}}}=\frac{1}{1}\text{и}\frac{\frac{m_{Na₂O}}{M_{Na₂O}}}{\frac{m_{SiO₂}}{M_{SiO₂}}}=\frac{1}{6}$$

Подставим значения $m_{Na₂O}$, $m_{CaO}$, $m_{SiO₂}$ и $M_{Na₂O}$, $M_{CaO}$, $M_{SiO₂}$ в уравнения и решим их относительно $m_{\text{стекла}}$:

$$\text{Extra close brace or missing open brace}$$
$$\text{Extra close brace or missing open brace}$$

Решив эти уравнения, мы найдем $m_{\text{стекла}}$, который является массой стекла, содержащего оксиды в заданных процентах.

В результате таких расчетов можно получить формулу состава данного стекла, называемого "нормальным".