CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Chat màu cho gốm sứ 1. Bản chất của màu sắc [3] Màu sắc của vat chất có được lủ do chúng cỏ khả năng hấp thụ ánh sáng một cách có chọn lọc. Trong thực tế, một vật dù có màu sắc nổi bật, ching ta cùng không cảm nhận được nếu không có ánh sáng “không có ánh sáng thi mọi vật đều tốt den”, Do vậy, mau sắc, ánh sáng, thị giác đi liên với nhau.
Ảnh sang nhin thay được bao gom một day các tia sắng có bước sóng tử 380- 760 um, Những tia sáng không trồng thấy có bước sóng ngắn hơn 380 ym gọi là tia tử ngoại và có bước sóng dai hơn 760 zm được gọi là tia hông ngoại. Mỗi tia sáng có một bước sóng xác định nằm trong phổ ánh sáng thấy được cho ta một mau đơn sắc. Ánh sáng trắng là tỏ hợp của bảy mau: đỏ, cam, vắng, lục, lam, chim, tím được sắp xếp theo thir tự giảm din bước sóng. Nếu một vật hap thụ hoàn toàn tat cả các tia của ảnh sáng tring thì ta thấy vật đó cỏ màu đen.
Mau của vật chất được chúng ta thu nhận lả mau phụ với mau ma chất đã hap thụ. Vi đụ, một vật hap thy tia màu đỏ ( 2 = 730 - 610 nm) thì ánh sáng còn lại gây cho ta cảm giác mau lục (ta thay chat đó có màu lục). Ngược lại néu chất đó hap thụ tia màu lục thi đổi với mắt ta nd sẽ có mau đỏ. Người ta gọi màu đó và màu lục là hai màu phụ nhau.
Dé một hợp chất có màu, không nhất thiết A. của nó phải nằm ở vùng khả kiến mà chí cần cường độ hấp thụ ở vùng khả kiến đủ lớn. Nói một cách khác tuy cực đại của vân hap thụ nằm ngoải vùng kha kiến nhưng do vân hấp thụ trải rộng sang vùng khả kiến nên hợp chất vẫn có mau. Tắt nhiên để cỏ được sự hap thụ thấy được ở vùng khả kiến thi 4.
của chất cũng phải gần ranh giới của vùng khả kiến, Nguyễn Thị Bích Thùy Trang II KHOA LUAN TOT NGHIỆP $00-560 1. Nguyên nhân gây mau của khoáng vật [1] Dựa vào cau trúc nguyên tử, phân tử ma người ta giải thích được sự tạo mau của vật chất. Cầu tạo nguyên tử gồm có hai phan chỉnh: Hạt nhân tích điện đương, khối lượng của nguyên tử tập trung phần lớn là ở đây, trong hạt nhân có hai loại: hạt proton tích điện dương và nơtron không tích điện Electron là các hạt mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân tạo nên vùng không gian bao quanh hạt nhàn như một đám mây electron (orbitan nguyên tử) trong đỏ xác xuất có mặt clectron la lớn nhất. Điện tích đương của hạt nhân bằng trị sé electron chuyén dong xung quanh hat nhan, các electron được phan bố trên một diy các mức ning lượng xác định.
Độ linh động của các clectron, kha ning di chuyên từ mức năng lượng nay sang mức năng lượng khác, từ nguyễn tử nay sang nguyên tử khác của chúng là tất cá những yếu tổ quyết định kha năng xuất hiện mau sắc của vật the. Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 12 KHOA LUẬN TOT NGHIỆP Khi năng lượng của ánh sáng truyền đến nguyên tứ hay phân tử vật chat, các clectron sẽ bị kích thích va chuyển từ trạng thai có mức năng lượng thấp E; (trang thải cơ ban) lẻn trạng thái có mức năng lượng cao hơn một năng lượng E; (trạng thai bị kích thích) do hấp thụ năng lượng AE= E;-E,, nhưng electron ton tại ở trạng thái này không lâu sau đó electron sẽ phát ra năng lượng AE đã hap thụ vả trở về trạng thải ban đầu. Việc thu vả phát năng lượng AE có liên quan đến việc thu và phát các lượng tử ánh sáng năng lượng hv (AE= E;-E;= hv= he/ 2 ) và liên quan đến bản chất sóng hạt của vật thé Mỗi bước sóng ứng với một năng lượng xác định. Bước sóng cảng ngắn thi khi va chạm, năng lượng truyền cho các electron cảng lớn.
Chiều đải bước sóng: Với h- hằng số Planck; h= 6.s ¢- vận tốc ánh sáng; c= 3.10” m/s Theo công thức trên, ửng với mỗi biến đổi năng lượng của các electron (hay là moi sự di chuyển của chúng từ những trạng thái năng lượng khác nhau) sẽ cỏ một bước sóng hay tần số xác định. Do đó, mỗi bước chuyến electron sẽ được phán ánh trên phổ đưới đạng một vạch. Như vậy trên cơ sở bảng hệ thống tuần hoàn Mendelev, về nguyễn tắc ta có the dự đoán sự có mau ở một hợp chất nào đó.Tuy nhiên, trên thực tế sự tương tác qua lại giữa các cation- anion, trạng thái ton tại cũng như cầu trúc tinh thé của chất có anh hưởng đến mau thậm chí lam thay đổi hoàn toàn điều kiện xuất hiện mảu. Có những điểm khác nhau về nguyên tắc giữa cơ chế xuất hiện mau ở các kim loại, ở các hợp chat vơ cơ va trong phan tử hữu cơ.
Mặc dù trong tat cả các trường hợp. mau phát sinh là đo tương tác của các lượng tử ánh sáng với cÌcctron trong các phan tử của chất, nhưng vi trạng thái của electron trong kim loại và trong phi kim, trong các hợp chat hữu cơ vả vỏ cơ là khác nhau nên cơ chế xuất hiện mau fa cũng không như nhau. Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 13 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP —————————— Đổi với mau của kim loại thi điều quan trọng là tính đồng đều của mạng lưới tinh thé va khả nang chuyển động tương đối tự do của electron trong toàn bộ khối kim loại, Màu của đa số các chất vô cơ được quyết định bởi các bước chuyển electron va do đó bởi sự chuyên điện tích từ nguyên tử của nguyễn 16 nảy sang nguyễn tử của nguyên tế khác, Déng vai trd cơ bản, quyết định trong trường hợp này là trạng thái hóa trị của các nguyễn tố, electron ngoải cùng của nó, Trong phân tử của những chất có mau, mức năng lượng của các electron phân bố khá gần nhau. Néu AE lớn phải dùng những lượng tử khác chứa nhiều nang lượng hơn, ví dụ các lượng tử tử ngoại.
Số electron trong nguyễn tử cảng nhiều, thi các mức năng lượng càng sỉt nhau. Nhắt đối với các nguyên tử có quỳ đạo không chứa electron (obitan trồng), việc chuyển electron từ trang thái này sang trạng thái khác cần những nang lượng bé, ứng với các tia sảng của phan phổ trồng thấy (các mức electron gin nhau thi sẽ tạo các điều kiện cho mau xuất hiện hay mau sâu hơn). Sự khác nhau về năng lượng các các orbitan nay quyết định mau của hợp chất chứa các ion tương ứng. Thành phần chất màu cho gốm sứ [3,5] 1.
Chất tạo màu Cúc oxit mang màu thường lả oxit của nguyên tố d như coban, đồng, crom, sắt, niken, mangan. Ngoài ra còn có oxit của các nguyên tô đất hiém.Cac oxit không mang mau như Al;O;, ZnO, PbO, CaO. được ding lim chất tổ hợp màu. Chất gây đục Các oxit không mang màu nhưng gây đục, gây mờ như TiO;, SnO;, SrO, Sb:O;,.
là các oxit có chí số khúc xạ cao. Chất khoáng hóa Là chất tạo thành hợp chat để nóng chảy với một hoặc nhiều cấu tử trong phối liệu làm giảm nhiệt độ nóng chảy và tăng tốc độ phản ứng, chăng hạn như axit boric, oxit bo, 1. Chatnén Dé tầng độ bên màu ớ nhiệt độ cao, việc chọn chất rin làm nén thích hợp là điều can thiết, Thường chất nén là chất có nhiệt độ nóng chảy va chi số khúc xa cao. Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 14 KHỎA LUẬN TÓT NGHIỆP ———————————— ees Bảng 1.2: Một số chat nén có thé được dùng trong téng hợp màu cho gồm xứ Hợp chất tinh thê Chỉ số khúc xạ Nhiệt độ nóng chảy, °C Spinel (MgALO, | L8 - Zircon (ZrSiO,) Canxiterit (CaO.SnO:) Badeleit (ZrO;) Vallenit (2Zn0.
TiO», SiO») | Mulit a MulitGALO,.2Si0,) Rutin aoe 2S¡O;›) - 12. Một số oxit gây màu thông dụng [3, 4, 6] 1. Oxit coban Oxit coban hóa trị hai CoO, rất cứng, ở nhiệt độ 2800°C bắt dau phân hủy, mat oxy, ở nhiệt độ 18°C CoO hấp thụ oxy để tạo thành CoyO,. Thu nhận CoO bằng cách nung nóng kim loại Co hoặc Co(OH); và CoCO›.
Trong thực tế người ta thường dùng các dang muối như CoCl;6H:O, Co(NO,);.7H:O dễ hòa tan hơn để đưa vào men. Màu đo hợp chất coban đưa vào là màu xanh nhạt đến mau xanh lam tùy theo ham lượng coban. Các hợp chất này thường kết hợp với Al,Oy và ZnO tạo thành các hợp chất mang mau, him lượng Al;O; cảng cao thi mau xanh cảng nhạt. Coban khi kết hợp với photphat hoặc arscnat cho mau tim xanh đến tím, phát màu 13 hơn khi thêm vào một lượng nhỏ MgO.
Khi cho CoO kết hợp với oxit của mangan, sắt, crom sẽ tạo nên men màu đen từ men trong suốt. Nếu là sản phẩm kỳ thuật, oxit coban có chứa một lượng nhỏ tạp chất các kim loại khác (như niken, mangan, sắt, Oxit coban nhiễm bản sẽ không cho phép thu nhận được các chất màu sạch vì tạp chất ảnh hướng lên sự tạo mau, Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 15 KHOA LUẬN TOT NGHIỆP 1. Oxit crom Cr,O; hạt tinh thé khó nóng chảy, màu xanh lá cây sim, không tan trong H;O, axit, kiểm, có đặc tính bén vững với tác dụng của ánh sang, của môi trường, nhiệt độ cao vả của các loại khí độc hại như SO;, H;S. Trong thiên nhiên oxit crom thường gặp ở dạng khoáng sắt - crom FeO.
Cr,0, thường được ding lắm bột màu cho sơn va thuốc vẽ. Dé chế tạo chất mau hồng người ta kết hợp dùng Cr;O; với SnO; và CaO. Màu hồng sẽ dịch chuyển vẻ phía màu tía khi có mặt một lượng đáng kế của Bo. Trong men màu chì hoặc men axit khi thêm một lượng nhỏ CryO;¿ ở nhiệt độ thấp cho màu vang.
Oxit CryOy khi có mặt một lượng lớn trong men sẽ lam tăng nhiệt độ nóng chảy của men. Khi ham lượng khoảng I-1.5%, CryO; lam cho men có màu xanh lục, nó còn được dùng đẻ chế tạo thủy tinh mau xanh. Oxit nhôm Nhôm oxit tồn tại ở nhiều dang thù hình khác nhau, có cấu trúc, tinh thể khác nhau vả phụ thuộc vao điều kiện điều chế, như các dạng œ=,y—=,ổ — trong đó dạng a —Al;O; là bền hơn cả. Al,O, không có khả nang phát màu nhưng đóng một vai trò quan trọng đến khá năng tạo mau.
Nó đóng vai trò khi là kiểm, khi là axit và có tác dụng trung hòa các cau tử thừa trong phản ứng tạo mau vả duy trì cân bằng hóa học. Trong chất màu gốm sứ, Al;O; sẽ làm tăng mạnh độ bén vững ở nhiệt độ cao và các dung dịch của men gốm sứ. Al;O; có thể kết hợp các oxit CeO, CoO, Cr;O; tạo thảnh các spinel mang màu.