Szkło – szklanki, słoiki, kufle i talerze

31 stycznia 2016   Chemia praktyczna

Z czego produkuje się szkło?

Głównym substratem do produkcji szkła jest kwarc, czyli tlenek krzemu (IV), inaczej SiO2. W ziarenkach piasku kwarc przyjmuje strukturę krystaliczną, lecz po stopieniu w temperaturze 1700 °C i ochłodzeniu, uzyskujemy bezpostaciową strukturę szkła.

Materiały

  • piasek (krzemionka) – główny składnik to kwarc SiO2
  • soda Na2CO3
  • wapień CaCO3

Rodzaje szkła

W zależności od dodatków do podstawowego składu, możemy produkować różnego rodzaju szkła, o nieco odmiennych właściwościach, poczynając od barwy, a kończąc na różnicach w twardości.

  • Najpopularniejsze jest szkło sodowe Na2O·CaO·6SiO2,
  • szkło potasowe K2O·CaO·6SiO2,
  • szkło borowe zawiera domieszkę tlenku boru B2O3 – jest odporne na zmiany temperatury, stąd zastosowanie w laboratoriach,
  • szkło kryształowe Na2O·PbO·6SiO2, zawiera tlenek ołowiu (II) PbO w miejscu tlenku wapnia, dzięki czemu łatwo odróżnić je od tradycyjnego szkła po wadze – jest znacznie cięższe.

Barwienie szkła

W codziennym użytku spotykamy się z różnym szkłem, najczęściej bezbarwnym. Lubimy jednak cieszyć oko szkłem barwionym, i to niekoniecznie malowanym, lecz barwionym w masie. Jak tego dokonać? W trakcie produkcji do masy dodawane są domieszki odpowiednich związków.

  • szkło kobaltowe – ciemnoniebieskie – zawiera tlenek kobaltu (II) CoO,
  • szkło czerwone zawiera domieszkę miedzi w postaci tlenku miedzi (I) Cu2O,
  • szkło zielone zawiera domieszki chromu i miedzi w postaci tlenku chromu (III) Cr2O3 oraz tlenku miedzi (II) CuO,
  • szkło niebieskozielone, tzw. butelkowe, zawiera domieszkę tlenku żelaza (II) FeO,
  • szkło rubinowe, ciemnoczerwone, zawiera dodatek koloidalnego (bardzo rozdrobnionego) złota,
  • szkło mleczne, nieprzeźroczyste – zawiera dodatek substancji zmętniających, np. ortofosforanu wapnia [Ca3(PO4)2] – takie szkło wykorzystywane jest między innymi do produkcji żarówek.

Szkło bezpieczne

Jednym z ważniejszych dla człowieka rodzajów szkieł jest szkło bezpieczne. Szkło z natury jest kruche, tłukąc się pęka na fragmenty o ostrych krawędziach, którymi bardzo łatwo się skaleczyć. Nie trudno sobie wyobrazić zderzenie z szybą wykonaną z takiego właśnie szkła, podczas wypadku samochodowego.
Alternatywą jest więc szkło bezpieczne. Wykonywane jest wielowarstwowo, pomiędzy cienkimi taflami szkła umieszczana jest folia z elastycznego tworzywa, po czym całość zostaje sprasowana.

Lekkie szkło piankowe

Niemal każde szkło zanurzone w wodzie tonie. Niemal. Do specjalistycznych zastosowań produkowane jest lekkie szkło piankowe, unoszące się na wodzie. Wykonywane są z niego m.in. pontony.
Jest to gąbczasta masa o gęstości od 0,20 g/cm3 do 0,59 g/cm3. Cechuje się małym przewodnictwem cieplnym oraz dużą chłonnością dźwięku. Jest łatwe w obróbce, można je ciąć i łączyć z innymi materiałami przy pomocy zapraw.

Toczenie szkła

W normalnej temperaturze szkło jest substancją kruchą. Wie o tym każdy, komu spadła kiedyś szklanka lub słoik. Jak jednak uzyskać kształt pięknego wazonu, misy, czy szklanej figurki?
W wysokich temperaturach wykorzystywany jest bezpostaciowy charakter szkła – nim przejdzie ono w stan ciekły, staje się ono miękkie i poddające się obróbce. Takie szkło można wyginać, sklejać, wydmuchiwać, tworząc dzbanek z rączką.

Historia szkła

Szkło znane jest człowiekowi od wieków. Z butelek korzystali już starożytni Egipcjanie 1500 lat p.n.e.

,