CHƯƠNG I: TONG QUAN 1. Khái quát về gốm sứ [13] Danh từ gồm dùng để chi chung những sản phẩm mà nguyên liệu đẻ sản xuất chúng gồm một phan hoặc tat cả là đất sét hoặc kaolin như đỏ đất nung. gach ngói, chum vai và đồ sứ. Ngày nay danh từ gốm sứ dịch tử chữ ceramic được mở rộng hơn nhiều, sản phâm gốm sứ chăng những bao gồm các loại sản xuất từ đất sét, kaolin mà còn bao gồm các loại sản phẩm được sản xuất từ nguyên liệu không thuộc silicat như titanat, pherit, cermet.
Như vậy đô gốm là những sản pham được tạo hình tử nguyên liệu dang bột, khi nung ở nhiệt độ cao, chúng kết khối, rắn như đá và cho nhiều đặc tính quý: cường độ cơ học cao, bền nhiệt, bền hoá, bền điện. Một số loại gốm kỹ thuật còn có các tính chất đặc biệt như tính áp điện, tính bán dẫn hoặc có độ cứng đặc biệt (ngang kim cương). Điều kiện ở đây là nguyên liệu, dạng bột khi nung không bị phá huỷ. Dé sản xuất gốm sứ có được các thuộc tính quý giá như trên thì công nghệ sản xuất chúng cũng ngày một phức tạp và hiện đại hơn.
Với thuộc tính nêu trên. sản pham gốm sứ được dùng hầu khắp trong các lĩnh vực từ dan dụng đến các ngành công nghiệp hiện đại bao gồm kỹ thuật điện, vô tuyến điện tử, truyền tin và truyền hình, tự động hoá và kỹ thuật điều khién, du hành và chỉnh phục vũ trụ. Khái quát về chat màu [7] 1. Lý thuyết co bản về mau sắc Hiện tượng tạo màu Nhờ cơ quan thị giác ma ta có thé nhận biết được thé giới vật chất quanh ta vô cùng phong phú là do vật chất phát ra nguồn năng lượng bức xạ hay phản xạ nguồn ánh sáng chiếu vào nó.
Màu sắc của vật có được là do chúng có khả năng hấp thụ toàn bộ ánh sáng một cách có chọn lọc. 11 © Nếu ánh sáng trắng chiều vào vật mà bị khuếch tán hoàn toàn hoặc đi qua hoàn toàn thì chất đó có màu trắng hoặc không màu. e Néu vật hấp thụ hoàn toàn tất cả các tia của ánh sáng trắng thì chất đó có màu đen. © Nếu sự hấp thụ chỉ xảy ra ở một khoảng nao đó của vùng khá kiến thì các bức xạ ở khoảng còn lại sẽ cho ta một màu nào đó.
Tia bị hap thy và tia ló trong vùng kha kiến Bước sóng của dải Màu của ánh sáng : ; id Mau nhin thay duge hap thu (nm) bi hap thu 500 - 560 Luc Đỏ tía 560 - 580 Luc - Vang Tim 580 - 595 Vang Lam 595 - 605 Cam Lam — Lục nhạt 605 - 750 Luc- Lam nhat >750 Tia hong ngoai Không mau Hiện tượng màu được chia làm 3 quá trình. 12 ¢ Qua trình vật lý: quá trình bức xa nang lượng. ¢ Quá trình sinh lý: quá trình tác động của năng lượng vào mắt và sự chuyển hoá năng lượng nảy thành năng lượng kích thích thần kinh thị giác. ¢ Qué trình tâm lý: quá trình cảm thụ mat.
Cac đại lượng đặc trưng cho mau Mau sắc là đại lượng gồm 3 thành phần © Téng màu - sắc màu. e Độ thuần sắc - độ bão hoà. Tông màu, độ thuần sắc và độ chói là ba đặc trưng khách quan của màu, còn sắc mau, độ bão hòa và độ sáng là ba đặc trưng chủ quan của mau vì chúng gắn liền với tâm sinh lí con người. Tông màu Tông mau của một chất được biéu thị bởi tông của màu đơn sắc có bước sóng trội, chi sự khác biệt vẻ cảm giác mau của một màu hữu sắc với mau ghi có cùng độ sang, được biêu thị bang các từ chi sắc mau hay ánh mau như: đỏ tia, đỏ cam, xanh tím.
Độ thuần sắc - độ bão hòa Độ thuần sắc xác định sắc thái trong màu, các màu đơn sắc có độ thuần sắc 100%, màu đa sắc chứa màu trội càng lớn càng thuần sắc, các màu vô sắc có độ thuần sắc kém. Độ bão hoà chỉ sự khác biệt giữa màu của vật với màu trắng, như vậy các màu quang phố có độ bão hoà không giống nhau. Mức độ bão hoà của mau quang phổ: Vàng < vàng lục < lục <cam < lam< đỏ < cham < tím. Độ chói - độ sáng Độ chói của mau là độ chói của nguồn bức xạ hay độ chói của vật được chiêu sáng, độ sáng là thước đo độ cảm thụ màu của cơ quan thị giác, vì vậy độ chói có thê xác định được còn độ sáng thì không.
13 Ngoài ra màu còn đặc trưng bởi độ sâu - độ cao mau va cường độ màu. Bản chất hóa học của màu Trạng thai electron trong nguyên tử, phân tử, độ linh động va sự chuyển mức năng lượng của chúng khi bị kích thích đã tạo nên khả năng xuất hiện màu của vật chất. Theo thuyết cơ học lượng tử: các nguyên tử hay phân tử chất có thể cho hay nhận năng lượng theo từng phần riêng biệt. Trong hóa học các chất màu, năng lượng mà các lượng tử ánh sáng có tương ứng với các bước chuyên electron.
Do bước chuyển ấy, trạng thái năng lượng của các nguyên tử, năng lượng có thê nhận một dãy hoàn toản có giá trị riêng biệt. Thông thường nang lượng của chúng được biểu hiện bằng các giản đồ mức năng lượng. Năng lượng của các clectron thuộc quỹ đạo ngoài cùng được kí hiệu là Sp và các mức cao hơn Sạ là các mức chưa được lấp day kí hiệu lần lượt là S¿. Khi cung cap cho electron một năng lượng đủ lớn nó sẽ chuyển từ mức cân bằng lên mức cao hơn.
Sự hap thụ một lượng tử ánh sáng có năng lượng E = hv= ES, - ES» tương Ứng với với việc chuyên electron đó từ quỹ đạo Sg lên quỹ đạo S; (tương tự là các mức Sa, Šạ. Trong trường hợp orbital lớp ngoài có hai electron với spin tông cộng bằng không và được biéu thị bằng thuật ngữ “singlet” khi bị kích thích, một electron chuyển sang mức năng lượng khác nhưng spin của nó không đôi và tổng spin của electron của chúng bang không (trang thái kích thích Singlet S*). Tuy nhiên, có trường hợp khi bị kích thích spin của nó bị thay đổi, khi đó spin của electron ở trạng thái cơ ban và trạng thái kích thích song song với nhau va chung có tông spin là +1 hay -1 (trạng thái tripket T)*) khi đó nó có năng lượng bé hơn và ben vững hơn trang thái kích thích Singlet S*. Sự thay đổi trạng thái electron Sau một khoảng thời gian rất ngắn (8-10 giây) ở trạng thái S*, electron giải phóng nang lượng va tự chuyên sang mức Tạ* va có thê kèm theo sự thay đôi màu của chất hay phát ra lân quang, huỳnh quang, phát quang.
Lượng tử ánh sáng tác động lên các electron của nguyên tử vật chat và chuyên chúng sang các trạng thái khác nhau. Nếu electron “nhạy cam” với một miền nhất định nào đó trong phố trông thấy thì ta sẽ nhìn thay màu của chất khi chiều sáng. Trong trường hợp năng lượng đủ lớn, electron sẽ bị kích thích lên các mức cao hon và khi giải phóng năng lượng để trở về mức cũ, ta sẽ thấy màu hay sự phát quang. Đối với mỗi chat, trạng thái của electron có thé khác biệt so với chất khác nên cơ chẻ xuât hiện mau va mau sắc của chúng có the khác nhau.
Chat màu vô cơ Đặc điểm chung Màu của đa số các chất vô cơ được quyết định bởi các bước chuyên electron và do đó sự chuyển điện tích từ nguyên tử của nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố khác. Đóng vai trò chủ yếu trong trường hợp nảy là trạng thái hoá trị của nguyên tố, tức lớp vỏ electron ngoài cùng. 15 Trong phân tử các chất có mau, mức năng lượng của electron phân bố khá gần nhau, điều đó cho phép chat hap thụ những lượng tử có năng lượng không lớn ứng với bước sóng trông thấy. Những chất không có màu như nitơ, hidro, flo bởi vì chúng không thé hap thụ các lượng tử ánh sáng trông thay dé thực hiện bước chuyên electron.
Số electron trong nguyên tử càng nhiều thi mức nang lượng càng sit nhau vả đặc biệt có orbital trồng thì càng để có mau, các halogen có nhiều electron như clo, iot đều có mau. Các hợp chat vô cơ được tạo bởi lớp s, p được lấp day electron, các anion của những nguyên tố phi kim thuộc chu kỳ đầu điều không có mau. Những hợp chat chủ yếu là oxit của những nguyên tô năm tại biên giới quy ước kim loại — phi kim như atimon, bitmut, chỉ, nhôm cũng không có mau. Những hợp chat của những nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm IV (titan và ziconi) có màu trắng, thành phần các hợp chat này có đặc điểm là không thê chuyên electron ở oxi và ở cation của nguyên tổ thuộc nhóm II từ trang thái cơ bản sang trạng thái kích thích vì không có orbital tự do.
Đà số trường hợp các ion lớp vỏ chưa hoản chỉnh tạo ra những hợp chất có màu. Ở các nguyên to d thuộc chu kỳ IV, mau của chất được quyết định bởi các bước chuyền electron từ orbital d này sang orbital đ khác và sự chuyên điện tích sang ion kim loại hút các electron từ các orbital của anion sang các orbital trông của mình, các cation crôm, mangan, sắt, coban, niken và một số kim loại khác tạo cho tat cả các hợp chất của chúng có mau tng với mau của chúng trong dung dich nước: Cr”* có màu vàng, Fe** có màu nâu vàng. Như vậy trên cơ sở bảng tuần hoàn Mendeleep, về nguyên tắc ta có thé đoán sự có màu của một hợp chất nào đó, nhưng trên thực tế sự tương tác qua lại giữa các cation - anion, trạng thái tôn tại cũng như cấu trúc tinh thẻ của chất có ảnh hưởng đến mau thậm chí làm thay đôi hoàn toàn điều kiện xuât hiện mau. 16 Trạng thái oxy hóa Màu của đa số các trường hợp chất vô cơ được quyết định bởi số oxi hoá của các cation trong hợp chất, mỗi mức oxi hoá có thé ứng với một mau riêng va tính chất riêng.
Mau của chat mau ion lon gây mau Ghi chú Trong thuỷ tinh canxi Xanh nau Trong thuỷ tinh kiếm Tím Vàng Ce “không tạo màu Khi các chất tồn tại ở mức oxi hoá cảng cao, tác dụng phân cực của nó càng lớn và các electron càng dé bị kích thích. Vị dụ: các hợp chất của mangan như Mnf” (MnO;) màu xám đen, Mn** (K;MnO,) màu lục, Mn’* (KMnO,) màu tim. Các hợp chat phi kim như V* màu xám còn V** có màu vàng cam.