Szkło

Szkło - amorficzna ciecz przechłodzona. Najpowszechniejsze szkło to materiał otrzymywany w wyniku stopienia krzemionki (SiO2) z różnymi dodatkami, a następnie szybkiego ochłodzenia tak, aby nie doszło do pełnej krystalizacji krzemionki, lecz aby w strukturze pozostało jak najwięcej fazy amorficznej.

Naturalne szkło, jak obsydian, wykorzystywano jako broń w Ameryce. Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy oraz dodatki, najczęściej: węglan sodu (Na2CO3) i węglan wapnia (CaCO3), topniki: tlenki boru i ołowiu (B2O3, PbO) oraz barwniki, którymi są zazwyczaj tlenki metali przejściowych (kadm, mangan i inne). Surowce są mieszane, topione w piecu (tzw. wannie szklarskiej) w temperaturze 1400-1500°C, po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem. Produkcja szkła znana była już ponad pięć tysięcy lat temu. W I w. p.n.e. znano metodę wytwarzania przedmiotów przez wydmuchiwanie, w XIX w. wynaleziono metodę odlewania. Po dodaniu do masy szklanej odpowiednich tlenków metali można otrzymać szkło barwne. Przykłady:

  • szkło zielone zawiera związki żelaza(III) i chromu(III),
  • szkło niebieskie zawiera związki fosforu
  • szkło fioletowe zawiera związki manganu(VII),
  • szkło żółte zawiera związki kadmu i siarki,
  • szkło czerwone zawiera koloidalne cząsteczki złota.

 

Tektyt jest naturalnym szkłem.
Tektyt jest naturalnym szkłem.

SiO₂ jako kryształ - kwarc
SiO2 jako kryształ - kwarc

Szkło wapienno - sodowe stanowi około 90% produkowanego szkła.
Szkło wapienno - sodowe stanowi około 90% produkowanego szkła.

Właściwości szkła

  • materiał izotropowy
  • słaby przewodnik dla elektryczności
  • materiał o dużej odporności chemicznej (nie jest odporny na działanie kwasu fluorowodorowego)
  • właściwości mechaniczne szkła budowlanego:
    • twardość w skali Mohsa 5-7
    • gęstość szkła budowlanego 2400-2600 kg/m3
    • wytrzymałość na zginanie 30-50 MPa
    • wytrzymałość na ściskanie 800-1000 MPa
    • moduł Younga 70 GPa

Właściwości szkła są uzależnione od sposobu wytopu, oraz w ograniczonym zakresie od składu chemicznego.