Nghiên cứu sản phẩm dầu thoa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & DẦU KHÍ
BỘ MÔN HÓA VÔ CƠ – SILICAT
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU MÀU XƯƠNG GỐM THÔ


GVHD : T.S ĐỖ QUANG MINH
SVTH : DƯƠNG DUY PHÚ
MSSV : 60201933
LỚP : HC02VS
Tp HCM, Tháng 1 / 2007
Đại Học Quốc Gia Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-----*-----
Số : /BKĐT
KHOA : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN : HÓA VÔ CƠ
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN : DƯƠNG DUY PHÚ MSSV : 60201933
NGÀNH : VÔ CƠ – SILICAT LỚP : HC02VS
1. Đầu đề luận văn : NGHIÊN CỨU MÀU XƯƠNG GỐM THÔ
2. Nhiệm vụ ( Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
Đất sét Khánh Bình
Oxit tạo màu : Fe
2
O
3
, MnO

2
Nhiệt độ nung : 900 – 1200
0
C
Lập bảng màu
So sánh và kết luận
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn : 5 – 9 – 2006
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 29 – 12 – 2006
5. Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn :
T.S ĐỖ QUANG MINH ............................
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày……….…tháng………….năm 200
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN
CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA , BỘ MÔN :
Người duyệt (chấm sơ bộ):…………………………
Đơn vò :………………………………………………………………
Ngày bảo vệ :.…………………………………………………
Điểm tổng kết :………………………………………………
Nơi lưu trữ luận văn :……………………………………
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi đến thầy Đỗ Quang Minh lời biết ơn chân thành.
Trong thời gian em thực hiện đề tài này, thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và
bổ sung kiến thức cho em hoàn thành tốt Luận văn tốt nghiệp.
Em chân thành cảm ơn tất cả q thầy cô đã phụ trách giảng dạy, truyền
đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên môn cũng như những kinh
nghiệm thực tiễn trong thời gian chúng em học tập tại Trường Đại Học Bách
Khoa TP.Hồ Chí Minh.
Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong suốt thời

gian học và trong thời gian thực hiện đề tài.
Trong khi thực hiện đề tài, em đã cố gắng tổng hợp kiến thức mình đã học
và tham khảo một số tài liệu chuyên môn để nhằm đạt được kết quả tốt. Tuy
nhiên, đề tài không tránh khỏi những thiếu sót kính mong quý thầy cô, bạn bè
đóng góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
Đề mục
Trang bìa
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn
Mục lục
Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC
2.1 Nguồn gốc và bản chất của màu sắc.
2.1.1 Nguồn gốc
2.1.2 Bản chất của màu sắc
2.1.3 Mối quan hệ giữa bước sóng ánh sáng bò hấp thụ và màu sắc của vật thể
2.1.4 Sự hấp thụ chọn lọc ánh sáng của vật thể có màu
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc vật thể.
2.2.1 Trạng thái tồn tại của vật chất
2.2.2 Sự phân cực phân tử
2.2.3 Trang thái oxi hóa của các ion kim loại trong hợp chất màu vô cơ
2.3 Màu của hợp chất sắt.
2.4 Phương pháp so màu.
Chương 3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC SẢN PHẨM GỐM SỨ
3.1 Khái niệm và phân loại các sản phẩm gốm sứ.
3.2 Các nguyên liệu dùng trong ngành gốm.
3.2.1 Nguyên liệu dẻo
3.2.1.1 Tính chất kỹ thuật:
3.2.1.2 Sự biến đổi của đất sét khi nung:

3.2.2 Nhóm nguyên liệu gầy
3.2.3 Nguyên liệu làm khuôn
3.2.4 Các chất chảy
3.2.4.1 Tràng thạch:
3.2.4.2 Hoạt thạch:
3.2.4.3 Các loại nguyên liệu khác
3.3 Sản phẩm gốm thô.
3.3.1 Các sản phẩm gốm thô
3.3.2 Màu gốm thô
3.3.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình nung
3.3.3.1 Chế độ nung.
3.3.3.2 Hiện tượng và các giai đoạn kết khối khi nung đất sét.
3.4 Các phương pháp tạo hình trong công nghệ gốm sứ.
3.4.1 Các phương pháp tạo hình
3.4.1.1 Tạo hình dẻo:
3.4.1.2 Tạo hình bằng phương pháp đổ rót:
3.4.2 Chọn phương pháp tạo hình
Chương 4 THỰC NGHIỆM
4.1 Nội dung nghiên cứu.
4.2 Các phương pháp đánh giá sản phẩm.
4.2.1 Đánh giá màu sắc của sản phẩm dựa trên độ chênh màu
4.2.2 Đánh giá tính chất của sản phẩm dựa trên mức độ kết khối
4.3 Nguyên liệu.
4.3.1 Fe
2
O
3
(sắt oxit)
4.3.1.1 Tính chất lý hóa của Fe
2

O
3
:
4.3.1.2 Phương pháp điều chế Fe
2
O
3
:
4.3.1.3 Các hợp chất khác của sắt:
4.3.2 MnO
2
(mangan IV oxit)
4.3.2.1 Tính chất lý hóa của MnO
2
:
4.3.2.2 Các hợp chất khác của Mangan:
4.3.2.3 Phương pháp điều chế MnO
2
:
4.4 Tiến hành thí nghiệm.
4.4.1 Mức độ kết khối của sản phẩm khi thay đổi hàm lượng phối liệu ở các chế độ nung
khác nhau
4.4.1.1 Sự biến đổi độ hút nước, khối lượng riêng thể tích, khối lượng riêng biểu kiến ở
các chế độ nung:
4.4.1.2 Sự thay đổi mật độ thực của mẫu ở các chế độ nung khác nhau:
4.4.1.3 Sự thay đổi độ co của mẫu ở các chế độ nung khác nhau:
4.4.2 Sự thay đổi màu sắc khi thay đổi hàm lượng phối liệu ở các chế độ nung khác nhau
4.4.3 Yêu cầu kỹ thuật sản xuất gốm thô
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC
CHÖÔNG 1
ÑAËT VAÁN ÑEÀ
Đồ gốm là một loại đồ dùng rất phổ biến và gần gũi trong đời sống của
nhân dân ta. Ở mọi thời đại, mọi gia đình nó luôn luôn có mặt và phục vụ đắc
lực cho cuộc sống, từ những vật dụng cho việc ăn, uống, chứa đựng, đến những
sản phẩm phục vụ cho đời sống tinh thần như tượng trang trí, lọ hoa, phù điêu,
tranh gốm; phục vụ tín ngưỡng như lư hương, chân đèn… và cho cả những công
trình kiến trúc của dân tộc như gạch chạm đắp nổi, gạch thủng, ngói…Ngay bây
giờ và cả sau này, dù có nhiều chất liệu khác xuất hiện thì vò trí của đồ gốm
trong đời sống cũng không bò thay thế hay suy giảm.
Đồ gốm không những là đồ dùng mà còn là các hiện vật ghi nhận cuộc
sống, tư duy linh cảm, năng khiếu thẩm mỹ cũng như sự phát triển kỹ thuật sản
xuất và sự phát triển của xã hội. những thời kỳ khác nhau, nghệ thuật đồ
gốm đều mang những dấu ấn của thời đại, tao nên những đặc điểm nghệ thuật
gốm riêng, phong phú, đậm đà bản sắc dân tộc.
Các nghiên cứu khảo cổ cho thấy, việc sản xuất ra các sản phẩm gốm sứ
đã xuất hiện rất lâu ở nước ta. Nói một cách khác, công nghệ gốm sứ là một
trong những ngành cổ truyền của nước ta. Thời thượng cổ ông cha ta cũng đã
sản xuất được đồ gốm, các di vật lòch sử bằng gốm của nền văn hoá thời Hùng
vương phát hiện được ở nhiều đòa điểm khảo cổ ở khắp mọi miền trên đất nước
ta chứng minh rằng thời kỳ đó tổ tiên ta đã có nền văn minh khá rực rỡ. Đặc
biệt các sản phẩm gốm thời Lý – Trần với các hoạ tiết trang trí kiểu hoa văn
và nhiều màu sắc mang tính dân tộc rất độc đáo. Sau này, khi tiếp xúc với nền
văn hóa khoa học kỹ thuật tiên tiến phương Tây, khái niệm “gốm sứ”
(ceramic) đã được mở rộng hơn. Ngoài những sản phẩm được sản xuất từ đất
sét, cao lanh, các loại sản phẩm khác không thuộc silicat cũng được xem như là
sản phẩm của công nghệ ceramic như titanat, pherit, cerment…Từ đó, đã hình
thành nên các ngành sản xuất khác nhau, làm ra những sản phẩm phục vụ cho
các lónh vực khác nhau của đời sống con người. Tuy nhiên, trong phạm vi luận

văn này, chỉ xin được đề cập đến một phần nhỏ, đó là các sản phẩm gốm thô
không tráng men, là những sản phẩm có mặt từ buổi sơ khai của công nghệ
gốm sứ, nhưng vẫn có sức hấp dẫn cho đến ngày nay.
Cùng với sự đi lên của đất nước, sự phát triển của kinh tế – xã hội, nhu
cầu của con người cũng ngày càng tăng cao. Đòi hỏi của con người ngày nay
không còn là ăn no – mặc ấm nữa, mà phải là ăn ngon – mặt đẹp. Các sản
phẩm ngoài công dụng, tính năng cần phải có, còn phải đáp ứng thẩm mỹ của
người mua. Do đó các nghệ nhân trong ngành gốm sứ ngày càng phải nghiên
cứu nhiều hơn để trau chuốt cho sản phẩm của mình, các sản phẩm gốm vì thế
mà muôn hình muôn vẻ, đa dạng cả trong hình dáng, màu sắc lẫn phong cách.
Các sản phẩm sành, sứ tráng men luôn nổi bật vì sắc màu phong phú, dáng vẻ
cầu kỳ quý phái. Bên cạnh đó, các sản phẩm gốm thô chỉ giữ vò trí khiêm tốn
với vẻ mộc mạc, thô ráp vốn có. Nhưng tâm lý người Việt Nam nói riêng và
người Á Đông nói chung là luôn hướng về nguồn cội, chính cái vẻ giản dò của
gốm thô đã nhắc người ta nhớ đến những ang, chum, vại, đến bờ ao, sân đình
thû nào, và vì thế gốm thô vẫn giữ được vẻ độc đáo của riêng mình trong mắt
người mua, nhất là các loại gốm thô có tông màu sẫm giả cổ mang một phong
cách rất riêng. Ngày nay người tiêu dùng rất chuộng những sản phẩm gốm thô
tuy ít trang trí nhưng lại có vẻ đẹp thuần tuý của nghệ thuật điêu khắc, cái đẹp
của hình khối. Vì thế, việc nghiên cứu sản xuất ra các sản phẩm gốm thô
không tráng men đang rất được quan tâm, mà việc trước hết là phải tìm ra
nguồn nguyên liệu. Muốn sản phẩm có màu sắc ấn tượng thì nguyên liệu đất
sét phải là loại đất sét màu. Đất sét có màu đen tự nhiên là loại đất sét hiếm,
trữ lượng không cao. Thay vào đó, có thể trộn thêm bột màu vào đất sét thường
để đạt được màu sắc mong muốn và đồng thời có thể khống chế được màu sắc
theo ý muốn trong điều kiện sản xuất công nghiệp.
Do vậy việc sản xuất đất sét màu để thu được đất sét có màu nâu sẫm
(gan gà) bằng cách trộn thêm các oxit kim loại vào đất sét dùng để sản xuất
các sản phẩm gốm thô không tráng men. Đó là mục đích nghiên cứu chính của
luận văn này.

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC
2.5NGUỒN GỐC VÀ BẢN CHẤT CỦA MÀU SẮC.
2.5.1Nguồn gốc:
Từ trong bóng tối bỗng hiện ra những hình vẽ kỳ lạ,trước cái nhìn sững sốt
của đoàn người du lòch. Đó là hình những con bò rừng dũng mãnh, những con
hưu nhanh nhẹn và những con đama mảnh khảnh được vẽ lên vách hang. Điều
ngạc nhiên hơn cả là những hình vẽ này là những hình vẽ màu. Đây là bức
tranh màu cổ nhất thời kỳ tiền sử. Mặc dù số màu rất hạn chế, bột màu ở đây
là than, phấn, đất sét màu và một số “đất màu” khác, nhưng bức vẽ đối với
chúng ta có một tầm quan trọng, nó chứng tỏ cái thiên hướng ngàn đời, bất di
bất dòch của con người là mô tả thế giới trong màu sắc.
Cách đây 4000 năm người Ai Cập đã tìm ra được ít nhất là bốn màu đỏ:
ocrơ nung, thần sa và hai thuốc nhuộm đỏ hữu cơ là đỏ chàm và đỏ tía. Nghiên
cứu các di tích cổ, người ta thấy rằng ngoài thuốc nhuộm đỏ, người Ai Cập còn
biết thuốc nhuộm màu xanh chàm và xanh lục. Họ coi đó là sự trộn lẫn của ánh
sáng và bóng tối. Ở Nga, những nhà chép sử, các họa só và những người chép
các bản viết tay, từ thế kỷ 11 đã có một bộ màu phong phú để tô màu các chữ
hoa, các tiết đầu chương nhưng họ vẫn không giải thích được nguồn gốc của
màu sắc. Đến thế kỷ 16 người ta đã phát hiện ra rằng màu sắc đi liền với ánh
sáng, không có ánh sáng thì không có màu sắc. Người thực sự khám phá ra bí
mật của màu sắc là nhà khoa học Anh Newton vào nữa cuối thế kỷ 17. Thay
cho những truyền thuyết trừu tượng trước đó, ông đã đưa ra một giả thiết dựa
vào quan sát và thí nghiệm. Theo ông, màu sắc là một hiện tượng tổng hợp
liên quan đến ánh sáng. nh sáng, vật thể và thò giác là nguồn gốc của màu
sắc.
Màu sắc mà chúng ta cảm nhận được là kết quả của các quá trình sau:
- Quá trình tương tác giữa các dao động điện từ tạo ra tia sáng với
các phần tử của chất.
- Quá trình hấp thu có chọn lọc của sóng ánh sáng, do đặc điểm về

cấu trúc phân tử quyết đònh.
- Quá trình tác động của các tia sáng được phản chiếu hay đi xuyên
qua chất lên võng mạc hay lên một dụng cụ quang học có khả năng
phân biệt màu sắc.
2.5.2Bản chất của màu sắc:
Màu sắc bao gồm:
- Sắc thái màu (đơn màu): là các màu đặc trưng như xanh, đỏ, tím,
vàng…
- Tông màu: chỉ sư biến đổi trong phạm vi một đơn màu, thí dụ, xanh
gồm: lục (lá cây non hay màu nõn chuối), xanh ngàn (lá cây già)…
- Cường độ màu: là khả năng phát màu hay sự thuần khiết của đơn
màu.
Lý thuyết chất màu chỉ ra rằng màu sắc mà mắt ta phân biệt được là do
vật chất hấp thụ ánh sáng một cách chọn lọc.
Sở dó vật chất hấp thụ ánh sáng có chọn lọc là do cấu trúc hình học của
bản thân nó quyết đònh tức là do các dạng liên kết hóa học của các vật chất,
các nguyên tố quyết đònh.
Trong thực tế, một vật dù có màu sắc nổi bật, chúng ta cũng không cảm
nhận được nếu không có ánh sáng, “không có ánh sáng thì mọi vật đều tối
đen”. Do vậy, màu sắc, ánh sáng và thò giác đi liền với nhau.
nh sáng nhìn thấy được bao gồm một dãy các tia sáng có bước sóng từ
380 – 760 µm. Những tia sáng không trông thấy có bước sóng ngắn hơn 380 µm
gọi là tia tử ngoại và có bước sóng dài hơn 760 µm được gọi là tia hồng ngoại.
Mỗi tia sáng có một bước sóng xác đònh nằm trong phổ ánh sáng thấy
được cho ta một màu đơn sắc. nh sáng trắng là tổ hợp của bảy màu: đỏ, da
cam, vàng, lục, lam, chàm, tím được sắp xếp theo thứ tự giảm dần bước sóng.
Màu của chất được chúng ta thu nhận là màu phụ với màu mà chất đã hấp thu.
2.5.3Mối quan hệ giữa bước sóng ánh sáng bò hấp thu và màu sắc của vật
thể:
Bước sóng của

vạch hấp thu (µm)
Năng lượng
(KJ/mol)
Màu của ánh sáng
hấp thu
Màu của vật thể
400 – 435
435 – 480
480 – 490
490 – 500
500 – 560
560 – 580
299 – 274
274 – 247
249 – 244
244 – 238
238 – 214
214 – 206
Tím
Lam
Lam – lục nhạt
Lục – lam nhạt
Lục
Lục – vàng
Lục – vàng
Vàng
Da cam
Đỏ
Đỏ tía
Tím

580 – 595
595 – 605
605 – 750
206 – 200
200 – 198
198 – 75
Vàng
Da cam
Đỏ
Lam
Lam – lục nhạt
Lục – lam nhạt
2.5.4Sự hấp thụ chọn lọc ánh sáng của vật thể có màu:
Vật thể phát ra màu sắc khi hấp thụ hay phát xạ những tia sáng có bước
sóng khác nhau. Dựa vào cấu trúc nguyên tử, phân tử mà người ta giải thích
được sự tạo màu của vật chất.
Cấu tạo nguyên tử gồm có hai phần chính:
- Hạt nhân: tích điện dương, tập trung phần lớn khối lượng của
nguyên tử, gồm có hai loại hạt: proton tích điện dương và nơtron
không tích điện.
- Electron: các hạt điện tích âm chuyển động xung quang hạt nhân
tạo nên vùng không gian bao quang hạt nhân như một đám mây
electron (orbitan nguyên tử) trong đó xác xuất có mặt electron là
lớn nhất (90%). Điện tích dương của hạt nhân bằng trò số electron
chuyển động xung quanh hạt nhân. Các electron được phân bố trên
một dãy các mức năng lượng xác đònh. Độ linh động của các
electron, khả năng di chuyển từ mức năng lượng này sang mức
năng lượng khác, từ nguyên tử này sang nguyên tử khác của chúng,
tất cả những yếu tố đó quyết đònh khả năng xuất hiện màu sắc của
vật thể.

Khi năng lượng của ánh sáng truyền đến nguyên tử hay phân tử vật chất,
các electron sẽ bò kích thích và chuyển từ trạng thái có mức năng lượng thấp E
1
(trạng thái cơ bản) lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn một năng lượng E
2
(trạng thái bò kích thích) do hấp thụ
∆
E = E
2
– E
1
. nhưng electron tồn tại ở
trạng thái này không lâu (khoảng 10
-8
đến 10
-10
giây) sao đó electron sẽ phát ra
năng lượng
∆
E đã hấp thụ và trở về trạng thái ban đầu. Việc thu và phát năng
lượng
∆
E có liên quan đến việc thu và phát các lượng tử ánh sáng sang năng
lượng hv (
∆
E = E
2
– E
1
= hv=hc/λ) và liên quan đến bản chất sóng hạt của vật

thể.
Mỗi bước sóng ứng với một năng lượng xác đònh. Bước sóng càng ngắn thì
khi va chạm, năng lượng truyền cho các electron càng lớn.
Chiều dài bước sóng:
12
EE
hc
−
=
λ
Với : h – hằng số Plăng; h = 6,625.10
-34
J.s
c – vận tốc ánh sáng; c = 3.10
8
m/s
Theo công thức trên, ứng với mỗi biến đổi năng lượng của các electron
(hay là mỗi sự di chuyển của chúng từ những trạng thái năng lượng khác nhau)
sẽ có một bước sóng hay tần số xác đònh. Do đó, mỗi bước chuyển electron sẽ
được phản ánh trên phổ dưới dạng một vạch. Như vậy trên cơ sở bảng tuần
hoàn Mendeleev, về nguyên tắc ta có thể dự đoán sự có màu ở một hợp chất
nào đó. Tuy nhiên, trên thực tế sự tương tác qua lại giữa các cation – anion,
trạng thái tồn tại cũng như cấu trúc tinh thể của chất có ảnh hưởng đến màu
thậm chí làm thay đổi hoàn toàn điều kiện xuất hiện màu.
Có những điểm khác nhau về nguyên tắc giữa cơ chế xuất hiện màu ở các
kim loại, ở các hợp chất vô cơ và trong các phân tử hữu cơ. Mặc dù trong tất cả
các trường hợp, màu phát sinh là do tương tác của các lượng tử ánh sáng với
electron trong các phân tử của chất, nhưng vì trạng thái của electron trong kim
loại và trong phi kim, trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ là khác nhau nên cơ
chế xuất hiện màu là cũng không như nhau.

Đối với màu của kim loại thì điều quan trọng là tính đồng đều của mạng
lưới tinh thể và khả năng chuyển động tương đối tự do của electron trong toàn
bộ khối kim loại.
Màu của đa số các chất vô cơ được quyết đònh bởi các bước chuyển
electron và do đó bởi sự chuyển điện tích từ nguyên tử của nguyên tố này sang
nguyên tử của nguyên tố khác. Đóng vai trò cơ bản, quyết đònh trong trường
hợp này là trạng thái hóa trò của các nguyên tố, là lớp vỏ electron ngoài cùng
của nó.
Trong phân tử của những chất có màu, mức năng lượng của các electron
phân bố khá gần nhau. Nếu
∆
E lớn phải dùng những lượng tử khác chứa nhiều
năng lượng hơn, ví dụ các lượng tử tử ngoại chẳng hạn. Số electron trong
nguyên tử càng nhiều, thì các mức năng lượng càng sít nhau. Nhất là đối với
các nguyên tử có quỹ đạo không chứa electron (orbitan trống), việc chuyển
electron từ trạng thái này sang trạng thái khác cần những năng lượng bé, ứng
với các tia sáng của phần phổ trông thấy (các mức electron gần nhau thì sẽ tạo
điều kiện cho màu xuất hiện hay màu sâu hơn). Sự khác nhau về năng lượng
của các orbitan này quyết đònh màu của các hợp chất chứa các ion tương ứng.
2.6 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÀU SẮC VẬT THỂ.
2.6.1Trạng thái tồn tại của vật chất:
Trạng thái tồn tại có ảnh hưởng đáng kể đến màu của chất vì trạng thái
tồn tại làm thay đổi khoảng cách giữa các ion, nguyên tử và hạt nhân dẫn đến
sự thay đổi thế chuyển điện tích.
trạng thái khí, khoảng cách giữa các hạt lớn, lực tương tác giữa chúng
bé. Do đó, tính chất chủ yếu của chất được xác đònh bởi tính chất của các hạt
riêng rẽ. Phổ hấp thụ của các chất khí chỉ gồm một số dãy vạch. Điều đó có
nghóa: trong toàn bộ dòng ánh sáng trắng chúng chỉ chọn một số photon có
năng lượng vừa đúng bằng độ chênh lệch năng lượng giữa trạng thái cơ bản và
trạng thái kích thích của electron.

trạng thái lỏng, các hạt của chất nằm cách nhau những khoảng cách
bằng kích thước của chúng, lực tương tác giữa các hạt là đáng kể. Các hạt của
chất thống nhất thành một tập hợp lớn, phân bố tương hỗ theo một trật tự nhất
đònh. Độ bền của các liên kết giữa các tập hợp hạt trong chất lỏng không lớn,
vì vậy ở trạng thái lỏng chất có khả năng thay hình đổi dạng. Tính chất của
chất ở trạng thái này được quyết đònh bởi tính chất của các hạt, tập hợp hạt và
tương tác giữa chúng.
trạng thái rắn, trong chất có sự phân bố trật tự của các hạt. Sự tương tác
mạnh của các hạt nằm gấn nhau làm xuất hiện nhiều mức năng lượng mới dẫn
đến tăng khả năng chuyển electron. Chính vì vậy ở trạng thái lỏng và trạng
thái rắn phổ hấp thụ trở nên dày đặc, gồm một số lớn những dải rộng kéo dài
vài chục nm và chồng lên nhau. Vò trí của các dải hấp thụ mạnh nhất sẽ quyết
đònh màu của chất.
Đối với các hợp chất của nguyên tố d, sự chuyển trạng thái từ khí sang
lỏng, từ lỏng sang rắn có tác động rất mạnh đến sự xuất hiện màu của chất.
2.6.2 Sự phân cực phân tử:
Trong các tinh thể chất rắn, nguyên tử hay ion chòu tác động của một số
nguyên tử hay ion nằm gần nó nhất. Các nguyên tử và ion trong mạng lưới tinh
thể liên tục gây ra những dao động làm thay đổi khoảng cách giữa các hạt kề
nhau, gây ra sự tương tác khi mạnh khi yếu. Nếu tác động của những hạt ở gần
đến nguyên tử hay ion làm phá vỡ sự phân bố điện tích dương âm trong đó thì
trong phân tử sẽ xuất hiện hai cực, nghóa là xảy ra sự phân cực phân tử.
Nếu ảnh hưởng của các ion có cực đủ lớn thì nguyên tử hay ion ở cạnh bắt
đầu bò biến dạng nghóa là sự phân bố mật độ electron xung quanh hạt nhân
luôn luôn không đồng đều. Sự phân cực sinh ra những lực hút phụ có ảnh
hưởng đến tương tác của các nguyên tử trong mạng lưới tinh thể và làm thay
đổi trạng thái electron, làm cho chúng có khả năng tiếp nhận lượng tử ánh sáng
trông thấy.
Nếu dao động các hạt đủ lớn hay được tăng cường bằng cách đun nóng thì
sự biến dạng phát sinh làm tăng sức hút các electron và các dao động có tính

qui luật bò phá vỡ. Điều này làm thay đổi cấu trúc tinh thể, dẫn đến sự thay đổi
màu của chất.
2.6.3Trang thái oxi hóa của các ion kim loại trong hợp chất màu vô cơ:
Màu của đa số các hợp chất vô cơ được quyết đònh bởi trạng thái oxi hóa
của các ion trong hợp chất. Mỗi mức oxi hóa có thể ứng với một màu riêng và
một tính chất riêng.
Các ion Mn
2+
không có màu trong dung dòch nước, mức oxi hóa Mn
4+
tương
ứng với tinh thể MnO
2
màu đen, trong khi đó Mn
6+
trong thành phần MnO
2-
có
màu lục. Anion MnO
4
-
với mức oxi hóa cao nhất của Mn là +7 có màu tím. Sở
dó có sự khác nhau về màu sắc như vậy là do sự biến đổi tính chất của ion Mn.
Mức oxi hóa càng cao, tác dụng phân cực của Mn càng lớn. Với ion Crôm cũng
xảy ra hiện tượng tương tự, từ Cr
2+
đến Cr
6+
là một dãy màu liên tục: lam, lục,
vàng…

Sự biến đổi màu của hợp chất vô cơ theo mức oxi hóa cũng là thuộc tính
của các nguyên tố phi kim. Chẳng hạn như những hợp chất Vanadi ở mức oxi
hóa V
1-
có màu xám, V
3+
có màu đen, V
5+
có màu vàng cam.
Tóm lại, đối với các chất màu vô cơ thì các yếu tố sau đây có ý nghóa
quyết đònh với sự xuất hiện màu.
- Trong phân tử, các mức năng lượng electron phải gần nhau và có
quỹ đạo trống.
- Trong phân tử phải có sự phân cực mạnh, tức là có mặt anion hoặc
cation có khả năng phân cực lớn.
2.7MÀU CỦA CÁC HP CHẤT SẮT.
Màu của các ion sắt được sử dụng ngày càng rộng rãi do tính không độc,
bền hóa, sự đa dạng về màu sắc từ màu vàng, cam, đỏ, nâu đến màu đen và
giá thành thấp. Oxít sắt tự nhiên và tổng hợp bao gồm những hợp chất có cấu
trúc tinh thể như sau:
Hợp chất Tên khoáng Cấu trúc Màu sắc
α-FeOOH goethite Diasporre Thay đổi theo sự tăng kích thước
hạt từ vàng – xanh đến vàng – nâu
γ-FeOOH Lepidocrocite boehmite Thay đổi theo chiều tăng kích
thước hạt từ vàng đến cam
α-FeOOH hematie corund Thay đổi theo chiều tăng kích
thước hạt từ đỏ đến tím đậm
γ-Fe
2
O

3
Maghemite spinel Màu nâu
Fe
3
O
4
Maghemite spinel Màu đen
2.8PHƯƠNG PHÁP SO MÀU.
Phương pháp so màu thể hiện màu về số lượng gắn với ba đặc trưng khách
quan của màu: tông màu, độ chói, độ thuần khiết.
Cơ sở của phương pháp so màu là cơ chế ba thành phần màu tức là mỗi
màu là tổng hợp của ba kích thích màu cơ bản thể hiện bằng ba số đo (toạ độ
màu). Các đặc trưng của màu liên hệ với nhau qua tộ độ màu.
Trong phương pháp này, để xác đònh toạ độ màu cần những thiết bò phức
tạp là so màu kế. Phương pháp này cho phép thể hiện màu của bất kỳ bức xạ
nào không phụ thuộc vào nguồn gốc. Hơn nữa, theo phương pháp này màu
được tính toán chính xác và có thể dựa vào những số liệu này để tái tạo màu
trên thực tế.
Những nguyên lý của phép so màu:
Trong phương pháp so màu, người ta chọn bộ màu cơ bản là:
- Màu đỏ (red): λ
R
= 700 nm, độ chói B
R
= 683 nit
- Màu lục (green): λ
G
= 546 nm, độ chói B
G
= 3135 nit

- Màu xanh tím (blue): λ
B
= 435,8 nm, độ chói B
B
= 41 nit
Tọa độ màu: là số lượng ba màu cơ bản mà khi hỗn hợp chúng sẽ phục
chế được màu cần xem xét trong hệ thống màu nhất đònh.
Một màu A có tọa độ màu (r,g,b) sẽ được biểu diễn như sau:
A=r.R+g.G+b.B đây chính là phương trình màu của A. Từ phương trình màu
này có thể xác đònh được vò trí của màu A trong hệ tọa độ màu cũng như tái tạo
màu A bằng cách kết hợp ba màu cơ bản.
Có nhiều hệ tọa độ màu sử dụng với những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Để xác đònh độ chênh màu (sự khác biệt giữa màu của mẫu và màu chuẩn),
người ta thiết lập “không gian màu tuyệt đối” dựa trên độ sáng, độ màu và độ
bão hoà. Các màu được biểu diễn trong không gian ba chiều, khoảng cách giữa
2 màu trong không gian tương ứng với sự khác nhau về màu.
CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC SẢN
PHẨM GỐM SỨ
3.5KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CÁC LOẠI GỐM SỨ.
Gốm sứ ( Ceramic ) là các vật liệu rắn phi kim vô cơ với cấu trúc dò thể,
thành phần khoáng và hóa khác nhau, được sản xuất trên cơ sở nguyên liệu
dạng bột mòn, tạo hình, sấy rối đem nung đến kết khối ở nhiệt độ cao.
Khái niệm gốm sứ cần được hiểu theo nghóa rộng, bao gồm một lớp rất
lớn các sản phẩm công nghệ được ứng dụng trong các lónh vực hết sức khác
nhau. Đặc trưng cơ bản của quá trình công nghệ ceramic là quá trình nhiệt độ
cao. Nhờ nhiệt độ cao, các quá trình phản ứng pha rắn và kết khối (có thể có
pha lỏng với độ nhớt cao) xảy ra trong phối nhiên liệu, tạo nên sản phẩm độ
bền cơ và các tính chất cần thiết khác.
Vật liệu gốm sứ có thể được phân loại khác nhau, tuỳ thuộc vào quan

điểm xem xét vấn đề. Những phương pháp phân loại chủ yếu là:
- Theo thành phần hóa và thành phần pha: vật liệu hệ Al
2
O
3
– SiO
2
,
hệ MgO - SiO
2
, hệ Al
2
O
3
– SiO
2
– CaO, thủy tinh…
- Theo độ xốp của vật liệu: vật liệu xốp, sít đặc, kết khối…
- Theo cấu trúc hạt vật liệu: gốm thô, gốm mòn…
- Theo công dụng của vật liệu: gốm xây dựng, gốm mỹ thuật, gốm kỹ
thuật…
- Theo truyền thống hình thành; đất nung, sành sứ, bán sứ, fajans…
- Theo thành phần khoáng chính trong sản phẩm: gốm mulít, gốm
corund…
Để hiểu rõ bản chất vật liệu và những biến đổi trong đó, xem xét các vật
liệu ceramic theo thành phần hóa học và thành phần pha của chúng là thuận lợi
nhất.
3.6CÁC NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG NGÀNH GỐM.
Nguyên liệu đóng vai trò hàng đầu trong công nghệ ceramic. Thành
phần khoáng, thành phần hóa của nguyên liệu, phân bố cỡ hạt và trạng thái

hoạt hoá bề mặt là những yếu tố quan trọng có tác động đến quá trình công
nghệ và tính chất sản phẩm. Nguyên liệu phải có phân bố hạt, thành phần
khoáng, hóa ổn đònh, phù hợp với quá trình tạo hình, sấy và nung tiếp theo, tạo
nên sản phẩm có thành phần pha và chất lượng cần thiết.
Trong công nghệ vật liệu cũng như công nghệ ceramic, ngoài các tính
chất phụ thuộc bản chất hóa học (thành phần hóa, thành phần khoáng) các
nguyên liệu còn được phân loại theo vai trò của nó trong quá trình tạo hình.
Gồm các nhóm sau:
3.6.1Nguyên liệu dẻo:
Nhóm nguyên liệu dẻo: với nguyên liệu điển hình là nhóm đất sét, mà
tính dẻo có được nhờ những khoáng có khả năng tạo dẻo (chủ yếu là
montmorilonhit, halloysit). Với các vật liệu mà thành phần không chứa Al
2
O
3
hoặc SiO
2
, không thể dùng đất sét làm chất tạo dẻo, người ta dùng các hợp
chất hữu cơ (hồ tinh bột, parafin, CMC, PVA…) làm chất tạo dẻo; hoặc dùng
các phương pháp tạo hình khác.
3.6.1.1 Tính chất kỹ thuật :
 Thành phần hạt:
Nhiều tính chất kỹ thuật của đất sét và cao lanh phụ thuộc vào kích
thước, hình dạng và tỉ lệ các cỡ hạt.
Nhìn chung kích thước các hạt đất sét và cao lanh nằm trong giới hạn
phân tán keo (60µm).Kích thước các loại tạp chất như thạch anh, trường thạch,
mica thường khá hơn.
Thành phần và kích thước hạt có tác dụng rất lớn đến khả năng hấp thụ
trao đổi ion, tính dẻo, độ co khi sấy, cường độ cũng như diễn biến tính chất của
khoáng đó theo nhiệt độ nung.

 Khả năng trương nở thể tính và hấp thụ trao đổi ion:
Nhiều tính chất của cao lanh chủ yếu là do cấu trúc tinh thể của nó quyết
đònh. Cấu trúc của các đơn khoáng rất khác nhau: các khoáng họ caolinit gồm
hai lớp; còn các khoáng thuộc họ monmorilonit gồm ba lớp; cấu trúc các
khoáng họ chlorit lại là bốn lớp ( hai lớp tứ diện và hai lớp bát diện ). Sự khác
nhau về cấu trúc của các đơn khoáng dẫn đến lực liện kết giữa các nguyên tố
nhất là mối liên kết giữa Al-OH hoặc liên kết O-H ở các đơn khoáng sẽ khác
nhau. Điều này được chứng minh rỏ nhất là khi nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc
lúc đốt nóng bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA). Caolinit (hai lớp
silica) mất nước hóa học trong khoảng 550 – 600
0
C, mommorilonit với cấu trúc
ba lớp lại mất nước liên kết hóa học ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 650 – 700
0
C.
Trong thiên nhiên, cấu trúc của các silicat rất phức tạp, do có sự thay thế
đồng hình của các cation trong các lớp (trong các lớp tứ diện Si
4+
, có khi được
thay thế bởi Al
3+
hay Fe
3+
, trong lớp bát diện ngoài các cation hoá trò 3 của Al
3+
,
có thể có Mg
2+
hay Fe
2+

). Sự thay thế này đã làm thay đổi lực liên kết giữa các
nguyên tố (cation và anion), dẫn đến sự thay đổi tỉ lệ giữa chúng nên điện tích
của các cation trung tâm trong từng lớp và giữa các lớp bò thay đổi, đó chính là
nguyên nhân gây nên sự khác nhau về khả năng hấp thụ trao đổi, độä trương nở
thể tích của các đơn khoáng.
Các silicat ba lớp có đại lượng hấp thụ trao đổi và khả năng trương nở thể
tích rất lớn. Điều này được giải thích là do sự thay thế đồng hình xảy ra đồng
thời cả trong lớp tứ diện và bát diện gây nên sự tích điện khác nhau giữa các
lớp (do có sự phân bố các cation, hoá trò khác như trong cùng một lớp hoặc giữa
các lớp). Ngoài ra nó còn được giải thích bởi kiểu cấu trúc dạng vi vẩy (dưới
kính hiển vi điện tử các vi vẩy đó chồng khít lên nhau tạo ra những đám mây
hình vẩy cá). Cấu trúc tinh thể kiểu này tạo điều kiện cho các phân tử nước dễ
bám chắc vào khoảng không gian giữa các lớp làm trương nở thể tích của nó
lên đến 16 lần so với thể tích lúc đầu khan nước.
Ở silicat hai lớp (caolinit) thì vò trí dể xảy ra sự trao đổi cation là bề mặt
cơ sở chứa SiO
2
bên ngoài của các cạnh tinh thể, đặc biệt là khi có sự thay thế
đồng hình của Si
4+
bằng Al
3+
. Ngoài ra các nhóm hydroxyt ở các bề mặt của
khối lăng trụ cũng dễ trao đổi với các cation khác. các khoáng này, khả năng
trao đổi cation chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày (đường kính) của các tinh thể.
Ngược lại, ở các silicat ba lớp, quá trình trao đổi cation lại có thể xảy ra
trên toàn mạng, do đó dung lượng trao đổi ở silicat ba lớp là rất lớn.
+ Đặc tính của đất sét và cao lanh khi có nước:
Sản phẩm gốm sứ sản xuất từ cao lanh và đất sét có thể tạo hình bằng
nhiều phương pháp khác nhau, đó là nhờ đặc tính của nó khi trộn với nước.

Cao lanh và đất sét là tổ hợp nhiều hạt mòn với kích thước hạt rất khác
nhau, bề mặt riêng của chúng lớn, hệ thống ống mao quản trong chúng vừa lớn
vừa phức tạp, do đó chúng có khả năng tự hút ẩm khi để trong không khí (nước
lý học chứa trong đất sét và cao lanh nguyên khai có khi lớn hơn 20%).
Khi trộn thêm nước vào đất sét hay cao lanh, tuỳ thuộc hàm lượng nước
thêm vào mà tính chất của hỗn hợp sẽ rất khác nhau (ít dẻo, rất dẻo, chảy dẻo
và chảy thảnh dòng liên tục). Đặc tính đó gọi là độ dẻo.
Độ dẻo của hỗn hợp là do ảnh hưởng của nhiều quá trình hóa lý phức tạp
dưới tác dụng của nhiều yếu tố khác nhau xảy ra đồng thời, tuy nhiên chúng có
thể thừa nhận tính dẻo do các hiện tượng chính sau đây gây nên:
- Hiện tượng trượt lên nhau của các hạt sét có hình dạng và kích
thước khác nhau. Khả năng trược lên nhau càng dễ dàng khi các
hạt sét hấp thụ đủ nước và các cation hấp thụ trao đổi (ion lạ).
- Hiện tượng dính kết các hạt sét lại với nhau thành một khối.
Hiện tượng này càng mãnh liệt khi các hạt sét hấp thụ các
cation hay anion trao đổi, đặc biệt là trường hợp lượng nước vừa
đủ để thực hiện quá trình hydrat hoá hoàn toàn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẻo:
- Độ lớn và đặc biệt là hình dạng các hạt sét: đất sét càng mòn, độ
dẻo càng cao, hạt sét dạng sợi hay dạng ống hoặc dạng vi vẩy
nhiều góc cạnh cũng có độ dẻo lớn.
- Cấu trúc của khoáng sét, đặc biệt là yếu tố điện tích của ion
trung tâm và khả năng thay thế đồng hình của các cation trong
các lớp cũng là các yếu tố cơ bản quyết đònh tính dẻo. Đây là
yếu tố ảnh hưởng quyết đinh đến khả năng hấp thụ trao đổi, ảnh
hưởng đến chiều dày màng nước hrat hóa (màng nước này có
tính chất đặc biệt là tỷ trọng cao từ 1,2 – 1,4). Chính màng nước
này tạo cho các hạt sét vừa có khả năng trượt lên nhau vừa dính
kết các hạt sét lại với nhau thành một khối.
- Trong thiên nhiên, đất sét luôn là các hỗn hợp có chứa các

cation hoá trò I và hoá trò II hay hóa trò III. Điều đó có liên quan
đến lực hút tónh điện giữa các yếu tố (giữa các cation và anion),
trong hệ gồm cả cation hoá trò I và II đều đòi hỏi điện tích âm,
do đó gây nên hiệu ứng điện giữa các phần tích điện trái dấu
mang tính dây chuyền, tức là vừa gây nên lực hút và lực đẩy
tónh điện. Chính lực này là lực làm dính kết các hạt sét với nhau
(cũng chính là lực liên kết). Lực liên kết này phụ thuộc rất
nhiều vào hàm lượng nước (khi lượng nước tăng, lực liên kết
tăng ứng với một giới hạn nào đó, khi lượng nước tăng hơn
lượng nước giới hạn thì lực liên kết giảm, hỗn hợp bắt đầu có
hiện tượng chảy).
Đối với công nghiệp gốm sứ, tính dẻo của đất sét và cao lanh là rất quan
trọng. Nhờ tính dẻo mà phối liệu gốm sứ có thể tạo hình dẻo các loại sản phẩm
như xây trên máy (chén, dóa…), in trong khuôn, vuốt (chum vại …) hay ép dẻo
(ép gạch bằng máy ép lentô…).
Ngược lại, khi lượng nước đủ lớn thì hồ cao lanh, đất sét lại chảy thành
dòng liên tục, cho phép ta tạo hình các loại sản phẩm rỗng, hình dạng phức tạp
bằng phương pháp đổ rót hồ trong khuôn thạch cao. Với phương pháp đổ rót thì
độ nhớt của huyền phù là vô cùng quan trọng. Yêu cầu của hồ là lượng ẩm nhỏ
nhất, đồng thời độ nhớt cũng phải cực tiểu để rót dễ dàng và năng suất cao.
Khi tạo hình dẻo thì giới hạn chảy và đổ ẩm tạo hình thích hợp là các chỉ
tiêu quan trọng nhất, trong kỹ thuật sấy thì độ co sấy, độ nhạy khi sấy, cường
độ mộc lại là các chỉ tiêu cần quan tâm – đây là các tính chất liên quan mật
thiết đến độ dẻo.
 Cường độ mộc :
Độ bền của mộc ở trạng thái sấy khô cũng như cường độ kéo dẻo là
những chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng và biểu thò gián tiếp đặc tính dẻo của
nguyên phối liệu. Cường độ kéo dẻo lớn tức là lực liên kết lớn (đặc tính có thể
coi là giới hạn chảy lớn), điều đó cũng có nghóa là nguyên liệu hay phối liệu có
độ dẻo cao, và như vậy cường độ mộc cũng sẽ cao.

Cường độ mộc cũng liên quan đến hiên tượng nứt, vỡ khi sấy, vận chuyển,
sửa chữa và tráng men.
Cường độ mộc khi sấy khô là độ bền uốn của mộc ở trạng thái đó.
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mộc:
- Tỷ lệ thành phần phối liệu đặc biệt là lượng nguyên liệu dẻo.
- Loại đất sét hay cao lanh (loại khoáng).
- Thành phần hạt của nguyên liệu gầy.
- Phương pháp gia công và chuẩn bò phối liệu (kể cả khâu ủ).
- Phương pháp tạo hình : cùng loại nguyên liệu, phương pháp tạo
hình đạt được độ đồng nhất tốt thì cường độ mộc sẽ cao.
- Trạng thái sấy (phụ thuộc vào độ ẩm còn lại).
Trong sản xuất, loại hàng mòn (sành bán sứ và sứ), bán thành phẩm đòi
hỏi phải có độ bền mộc đủ lớn để tránh các dạng phế phẩm ở các khâu thường
yêu cầu φ
uốn
>10Kg/cm
2
.
Cường độ mộc của cao lanh nói chung bé (từ 5-10kg/cm
2
). Đất sét có
cường độ mộc cao hơn nhiều: sét bentonit có khi đạt đến 60kg/cm
2
hay hơn
nữa, đất sét trắng Trúc Thôn đạt cường độ mộc từ 20-30kg/cm
2
.
3.6.1.2 Sự biến đổi của đất sét khi nung:
Đất sét là nguyên liệu chính của rất nhiều sản phẩm gốm sứ. Việc nắm
giữ quá trình biến đổi hóa lý khi nung đất sét luôn đóng vai trò quan trọng để

giải thích và đưa ra chế độ nhiệt thích hợp khi nung các sản phẩm gốm sứ có
chứa đất sét trong thành phần nguyên liệu. Phương pháp thường dùng nhất là
phân tích nhiệt vi sai (DTA). Đây là phương pháp phân tích dựa trên nguyên
tắc đo sự chênh lệch nhiệt độ khi nung giữa mẫu cần nghiên cứu và mẫu chuẩn
được nung trong cùng một điều kiện. Chênh lệch nhiệt độ này được ghi lại trên
đường cong
∆
T = f(T). Trên đường cong thu được các hiệu ứng thu nhiệt toả
nhiệt ứng với những nhiệt độ xảy ra các hiệu ứng đó, so sánh với những hiệu
ứng chuẩn mà ta đã biết trước, có thể biết được những quá trình xảy ra trong
mẫu cần nghiên cứu.
Để đánh giá các hiệu ứng nhiệt chính xác hơn, cần phải kết hợp phân tích
đồng thời một số quá trình khác như đường cong phân tích nhiệt vi sai (DTA),
phân tích trọng lượng vi sai (GTA), độ co (
∆
L). Ví dụ với khoáng caolinit
Hình 2.1: Đường cong phân tích nhiệt DTA
Trên hình, hiệu ứng nhiệt thứ nhất (thu nhiệt) ở khoảng 550
0
C trên đường
cong DTA tương ứng với sự mất nước liên kết, đồng thời caolinit chuyển thành
dạng meta caolinit với cấu trúc tinh thể không rõ ràng. Sự mất nước được
1600
1400
1200
1000800
600
400
200
0

Độ co dl
DTA
GTA