uLAB

urs

Administrator

Dołączył: 2021-10-24

Liczba postów: 220

szkliwa żelazowe wg. Daniela de Montmollin

1458
źródło: książka przedstawiona tutaj

Wpływ atmosfery i składników szkliwa na tlenek żelaza.
rodzaje kamionkowych szkliw żelazowych - wg. Daniela de Montmollin

... jeśli żelazo do tego stopnia skupia uwagę ceramików poprzez swą rozległą paletę kolorów, które pozwala uzyskać, to z przyczyny swojej ogromnej zmienności i ruchliwości w ogniu. co go charakteryzuje, to przede wszystkim łatwość z jaką jego tlenki oddają i pozyskują tlen podczas reakcji odwracalnych, powiedzmy: chemicznie zrównoważonych. przypomnijmy, że to czerwony tlenek żelaza Fe2O3 jest najbogatszy w tlen. wcielony do szkliwa, będzie ulegał zmianom i przekształceniom, a czynnikami modyfikującymi, w skrócie, bedą: z jednej strony atmosfera wypału, z drugiej, inne składniki szkliw...

■ Zmiana Fe2O3 w atmosferze redukcyjnej
w obecności CO, hematyt Fe2O3 straci część tlenu wg. następującej reakcji:
Fe2O3 + CO <=> 2FeO + CO2
w tym równaniu chemicznym uzyskany tlenek żelazawy może stać się żelazowym pod wpływem tlenu. ten żelazawy tlenek zaczyna się tworzyć począwszy od 570°C, temperatury poniżej której się rozkłada. (?)

■ Zmiana Fe2O3 w atmosferze utleniającej
w tej atmosferze, tlenek żelazowy rozpada się od 1210°C, by stać się czarnym tlenkiem magnetycznym Fe3O4. ten rozkład odbywa się wg. reakcji
6Fe2O3 <=> 4Fe3O4 + O2
można to bardzo łatwo sprawdzić  wypalając w wysokiej temperaturze (kamionka) mały pojemniczek wypełniony czerwonym tlenkiem żelaza. Fe2O3 skurczy się i uformuje zwarty bloczek czarnego magnetycznego żelaza.
to przejście z tlenku żelazowego do magnetycznego uwalnia tlen, który z kolei spowoduje fenomen zwany ''oil spot'' (oczko oliwne(?)), o którym będzie później.

■ Zmiana Fe2O3 pod wpływem składników szkliwa
tlenek wapnia
bardzo wiele szkliw kamionkowych zawiera tlenek wapnia. z CaO, tlenek żelazowy formuje mieszankę szczególnie topliwą zwaną ferrytem wapnia o wzorze CaO.Fe2O3 i temperaturze topnienia 1203°C. przypomnijmy, że CaO topi się w temp. 2570°C a Fe2O3 w 1565°C.
tlenek magnezu
fenomen eutektyki odegra podobną rolę w przypadku tlenku magnezu, by uformować ferryt magnezu MgO.Fe2O3 i to począwszy już od 350°C. ta reakcja, która nosi nazwę roztworu stałego, ma miejsce zanim dojdzie do stopienia surowców (?). w obu tych przypadkach (tworzenia się ferrytów) Fe2O3, który jest jak wiemy amfoteryczny, odgrywa rolę kwasu.
tlenek glinu
oprócz tej, formuje się wiele różnych kombinacji pomiędzy  Fe2O3 i Al2O3, który również jest amfoteryczny. tu pełni rolę kwasu, podczas gdy Fe2O3 staje się zasadowy. tego typu gliniany żelaza tworzą się począwszy od relatywnie niskich temperatur.
kiedy prażymy, podczas wypału redukcyjnego, kilka procent czerwonego tlenku żelaza z tlenkiem glinu, otrzymujemy proszek o pomarańczowym zabarwieniu a nie o czarnym, jak tego można by się spodziewać. kolor terakoty, jak i niektóre szkliwa ''khaki'' w redukcji, prawdopodobnie podlegają tej reakcji.
tlenek wapniowy i krzemionka
mieszanka CaO.4FeO.5SiO2 topi się w temp.1030°C. ta reakcja pozwala nam zrozumieć, dlaczego dane szkliwo kamionkowe staje się tak topliwe, gdy dorzucimy tlenku żelaza i wypalimy w atmosferze redukcyjnej.
tlenek glinu i krzemionka
ta eutektyka jest znana wszystkim garncarzom pracującym z kamionką z powodu efektu, który wywołuje. nazwijmy go tutaj "eutektyk-piryt". jego kompozycja to: 2FeO.Al2O3.2SiO2. powstaje jedynie w redukcji, skoro tylko tlenek żelaza znajdzie się w obecności kaolinu lub gliny. przeciwnie do tego co się sądzi, to nie piryty topią się w glinie, tylko razem z nią.
eutektyka ta, bardzo się uwidoczni, gdy wypalimy trochę tlenku żelazowego na kawałku lekkiej cegły (porowatej, piankowej). w redukcji, cegła będzie dosłownie wydrążona z powodu zaistniałej reakcji, podczas gdy w atmosferze utleniającej, pozostanie nienaruszona pod warstwą czarnego tlenku Fe3O4.

podsumowanie:
atmosfera utleniająca:
od 1210°C │ 6Fe2O3 => 4Fe3O4
__  1203°C │ CaO.Fe2O3
od  _350°C │ MgO.Fe2O3
atmosfera redukcyjna:
od _570°C │ Fe2O3 + CO => 2FeO + CO2
__ 1030°C │ CaO.4FeO.5SiO2
__ 1210°C │ 2FeO.Al2O3.2SiO2

konsekwencje praktyczne
powyższe reakcje, zostały opisane bez uwzględnienia jakiegokolwiek środowiska w którym zaistniały, tzn. bez wpływu innych składników szkliwa. jest rzeczą oczywistą, że nie mogą się, już powstałe, na tym zatrzymać, więc tworzą nowe relacje ze swoimi sąsiadami. do tego stopnia, że formowanie się szkliwa, odbywa się w kilku następujących po sobie etapach aż do końca wypału, czyli także w trakcie schładzania.
ta wizja różnych zachowań tlenku żelaza, mimo że teoretyczna, dostarcza nam jednak użytecznych informacji do naszych doświadczeń ze szkliwami.

* użyty termin ''czarny tlenek magnetyczny'' o wzorze Fe3O4 pochodzi od magnetytu, będącym spinelem żelaza: FeO.Fe2O3
(jeśli wszystko dobrze zrozumiałam...)
c.d.n...