Szkło

Ludzie używali szkła od tysięcy lat do wytwarzania broni i przedmiotów dekoracyjnych. Jego zastosowania rozszerzyły się na przestrzeni wieków, ale proces robienia szkła pozostał w dużej mierze taki sam. Głównym składnikiem szkła jest piasek, a konkretniej rodzaj piasku kwarcowego znany jako piasek krzemionkowy. Po podgrzaniu go do prawie 2000 stopni Celsjusza, piasek kwarcowy zamienia się w szkło. Piasek krzemionkowy często miesza się z innymi składnikami, co zmienia jego właściwości.

Na przykład węglan sodu obniża temperaturę topnienia piasku. Ale szkło zrobione tylko z piasku krzemionkowego i węglanu sodu nie jest zbyt trwałe i rozpuszcza się w wodzie. A to nie jest idealne rozwiązanie, zwłaszcza jeśli nie chcesz, aby twoje okna rozpuściły się, gdy tylko zacznie padać! Dlatego producenci szkła często dodają do mieszanki także węglan wapnia, czyli wapień. Szkło wykonane z tych trzech składników: węglanu sodu, wapnia i piasku kwarcowego jest znane jako szkło sodowo-wapniowo-krzemionkowe.

Jest twarde, wytrzymałe i przeźroczyste, i jest najczęściej używanym rodzajem szkła. Ze względu na swój skład chemiczny i sposób produkcji, szkło jest czasami klasyfikowane jako materiał ceramiczny. Szkło ma wiele wspólnych właściwości z ceramiką: jest solidne i twarde, choć kruche. Jest również odporne na korozję i ciepło. Ale jedna główna różnica między szkłem a inną ceramiką to sposób, w jaki ułożone są jego atomy i cząsteczki.

Większość ceramiki ma atomy ułożone w regularny wzór, czyli strukturę krystaliczną. Jednak atomy w szkle nie są zorganizowane w żaden regularny wzór. Mówimy, że szkło nie jest krystaliczne lub amorficzne. Struktura amorficzna powoduje, że szkło stopniowo twardnieje w miarę stygnięcia. Dzięki temu stopione szkło pozostaje lepkie i ciągliwe przez dłuższy czas niż materiały krystaliczne.

To oznacza, że można formować szkło w dowolny sposób. Jedną z powszechniejszych technik kształtowania szkła, która wykorzystuje tę właściwość jest dmuchanie szkła. W trakcie dmuchania szkła roztopione szkło napompowywane jest przez specjalną rurkę – dmuchawę. W ten sposób szkło rozciąga się i staje się pustą bańką, którą można kształtować za pomocą narzędzi i form w przedmioty takie jak butelki lub żarówki. Właściwości szkła można zmienić zmieniając składniki użyte do jego przygotowania oraz proporcje w jakich zostały ze sobą zmieszane.

To sprawia, że szkło jest bardzo uniwersalnym materiałem, który ma wiele zastosowań w życiu codziennym. Na przykład szkło może być przezroczyste w oknach i ekranach. Albo przez zmieszanie składników takich jak tlenki metali, szklarze mogą otrzymać szkło w różnych kolorach. Z kolorowego szkła można zrobić wszystko, od misternych witraży, aż po ciemne butelki na napoje czy lekarstwa. Można również zmieniać właściwości szkła poprzez jego proces produkcyjny.

Na przykład podgrzewanie szkła do określonej temperatury, a następnie jego schładzanie zwiększa jego wytrzymałość, także na zmiany temperatury. Ten proces to hartowanie szkła. Szkło hartowane nie pęka tak łatwo jak zwykłe szkło. A jeśli się zepsuje, rozpada się na małe, tępe, stosunkowo nieszkodliwe kawałki. Dzięki temu nadaje się do blatów i drzwi piekarników.

Podsumowując, szkło jest jednym z najstarszych materiałów wytwarzanych przez człowieka. Podstawowym składnikiem szkła jest piasek kwarcowy, który musi być podgrzany do bardzo wysokich temperatur, aby stopić się i stać się szkłem. Szkło dzieli wiele właściwości z materiałami ceramicznymi, ale w przeciwieństwie do większości ceramiki, szkło ma strukturę amorficzną. Mieszając krzemionkę z innymi składnikami, czy manipulując procesem produkcyjnym, niektóre właściwości szkła mogą ulec zmianie, na przykład jego trwałość, kolor czy temperatura topnienia. Ponieważ szkło jest bardzo uniwersalne, ma wiele zastosowań w naszym codziennym życiu.