Szkło

Szkło

Czym jest szkło?
Szkło to materiał który powstaje w wyniku ogrzani, a potem szybkiego ochłodzenia surowców. Jest to substancja bezpostaciowa, czyli ma nieuporządkowaną strukturę wewnętrzną.

Surowce dla produkcji szkła
Najpopularniejszym surowcem do wytwarzania szkła jest ditlenek krzemu (SiO2), szkło wytwarzane z tego tlenku nazywa się szkłem krzemianowym, ale tych surowców jest dużo więcej.
Podczas produkcji szkła dodajwane są takie związki jak: węglan sodu (Na2CO3) i węglan wapnia (CaCO3). Takoż topnikami są tlenek boru (B2O3) i tlenek ołowiu(II) (PbO). Jeszcze więcej mamy barwników. Żeby zrobić zielone szkło używamy żelazo(II) i chrom(III). Żeby zabarwić szkło na niebiesko jest używany kobalt(II), a fioletowe szkło zawiera związki manganu(VII).

Historia produkcji szkła
Naukowce ustalili, że szkło zaczęto używać sprzed 3,5 tysięcy lat. Było ono najpierw produkowano w Mezopotamii. W 1952 roku sir Alastair Pilkington wynalazł metodę robienia szkła przy której wychdzi ono prawie całkowicie płaskie, nazywa się ta metoda float. Takie szkło było robione za pomocą tego, że substancja stopniowo rozpływa się po powierzchni płynnego cynku. Potem tę metodę zaczeły używać inne firmy, produkujące szkło.

Proces produkcji szkła krzemianowego
Pierwszym krokiem przy wytwarzaniu szkła jest ogrzewanie mieszaniny piasku (SiO2), wapnia (CaCO3) i sody (Na2CO3) ze stłuczką skalną w piecu do temperatury 1200-1400 °C, przy ogrzaniu ta mieszanina zmienia swój stan skupienia i staje się płynną i potem łatwo będzie nadać jej jakikolwiek kształt. W wysokiej temperaturze węglany ulegają rozkładowi i my otrzymujemy Na2O, CaO i gaz CO2 jako produkt uboczny. Potem te tlenki reagują z piaskiem po czym powstają krzemian sodu (Na2SiO3) i krzemian wapnia (CaSiO3).
To jest cały proces reakcji chemicznych, zachodzących podczas wytwarzania szkła, potem ta gorąca masa ochładza się do 1000 °C. Żeby zrobić z tego płaskie tafle masa jest preciągana pomiędzy wałkami, ale wtedy otrzymujemy szkło pofałdowane, a żeby zrobić to szkło płaskim używa się metody float, która została krótko opisana powyżej. Ta metoda pozwala otrzymać arkusze szkła o jednolitej grubości i bardzo płaskiej powierzchni.

Jakie są rodzaje szkła?
W zależności od surowców, używanych przy wytwarzaniu szkła możemy wyróżnić m. in.: szkło sodowo-wapniowe, szkło potasowo-wapniowe, szkło jenajskie, zawierające tlenki boru i glinu oraz szkło potasowo-ołowioweO, oraz takie jak metaliczne, wodne i światłoczułe.

Szkło sodowo-wapniowe
Jest to najbardziej rozpowszechniony rodzaj szkła. Ma niską temperaturę topnienia i bardzo duże zastosowanie w życiu codziennym. Używa się go przy wytwarzaniu szyb okiennych, naczyń i różnych szklanek. Niestety ten rodzaj szkła charakteryzuje się niską odpornością na nagłe zmiany temperatury, dlatego ze szkła sodowo-wapniowego jest wytwarzany sprzęt laboratoryjny, który nie będzie używany przy takich zmianach temperatury i nie będzie kontaktował z substancjami agresywnymi. Jest to szkło używane do wytwarzania szkła aptecznego, np. ampułki, oraz szkła medycznego, np. szklane strzykawki.

Szkło potasowo-wapniowe
W odróżnieniu od szkła sodowego ten rodzaj szkła jest trudno topliwy, dlatego też jest używano przy robieniu sprzętu laboratoryjnego, ale taki sprzęt już będzie można ogrzewać, ponieważ on ma odporność na wysokie temperatury.

Szkło potasowo- ołowiowe
Takie szkło zawiera dużą ilość PbO i K2O. Jest ono łatwo topliwe, ma dużą gęstość i jest oszlifowane, dlatego ma silny połysk. Ze względu na te wszystkie właściwości jest wykorzystywane w optyce oraz biżuterii sztucznej.

Szkło jenajskie
To jest szkło odporne na działanie wysokiej temperatury i nagłe zmiany temperatury. Jest też odporne na działanie czynników chemicznych i dlatego jak i szkło potasowo-wapniowe używane jest podczas wytwarzania sprzętu laboratoryjnego.

Szkło metaliczne
Jest to rodzaj szkła, w którym składnikiem podstawowym jest metal. Podczas produkcji takiego szkła gorąca masa jest bardzo szybko ochłodzona, żeby nie stworzyły się zarodki krystaliczne. Takie szkło jest w elastycznych ekranach magnetycznych oraz ostrzach.

Szkło światłoczułe
Szkło światłoczułe zmienia swoje właściwości pod wpływem promieniowania np. ciemnieje, dlatego przepuszcza mniej światła Ten proces jest odwracalny. Stosowane jest głównie w okularach, ale też w budownictwie.

Szkło wodne
To jest wodny, zasadowy roztwór Na2O(SiO2) i K2O(SiO2). Ze względu na swoje właściwości odpornościowe i wysokotemperaturowe. Wchodzi w skład materiałów budowniczych, które są odporne na działanie ognia i mas uszczelniających.

Ciekawostki
Oprócz szkła, wytwarzanego przez człowieka istnieje też szkło, które powstaje w sposób naturalny, jest to obsydian-szkło wulkaniczne. Ono powstaje w wyniku szybkiego stygnięcia lawy.
Szkło jest surowcem, który można przetwarzać wielokrotnie, to jest ekologiczne i ekonomiczne, ponieważ nowe szkło może być używane w wielu różnych dziedzinach.