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: \( \frac{{\text{масса Na₂O}}}{{\text{масса всего стекла}}} \times 100\% \)
\[ \frac{{13\%}}{{100\%}} = \frac{{m_{Na₂O}}}{{m_{\text{стекла}}}} \times 100\% \]
Решив уравнение относительно массы Na₂O, получим:
\[ m_{Na₂O} = \frac{{13}}{{100}} \times m_{\text{стекла}} \]

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

- Для оксида кремния: \( \frac{{75,3\%}}{{100\%}} = \frac{{m_{SiO₂}}}{{m_{\text{стекла}}}} \times 100\% \)
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:
\[ \frac{{n_{Na₂O}}}{{n_{CaO}}} = \frac{1}{1} \quad \text{и} \quad \frac{{n_{Na₂O}}}{{n_{SiO₂}}} = \frac{1}{6} \]
Получим:
\[ \frac{{\frac{{m_{Na₂O}}}{{M_{Na₂O}}}}}{{\frac{{m_{CaO}}}{{M_{CaO}}}}} = \frac{1}{1} \quad \text{и} \quad \frac{{\frac{{m_{Na₂O}}}{{M_{Na₂O}}}}}{{\frac{{m_{SiO₂}}}{{M_{SiO₂}}}}} = \frac{1}{6} \]

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

\[ \frac{{\frac{{13}}{{100}} \times m_{\text{стекла}}}}{{61,98}}}{{\frac{{\frac{{11,7}}{{100}} \times m_{\text{стекла}}}}{{56,08}}}} = \frac{1}{1} \]
\[ \frac{{\frac{{13}}{{100}} \times m_{\text{стекла}}}}{{61,98}}}{{\frac{{\frac{{13}}{{100}} \times m_{\text{стекла}}}}{{60,08 \times 6}}}} = \frac{1}{6} \]

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".