СТЕКЛО, раздел «Химик»

Материал из Юнциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Стекло — твердый, аморфный материал, получаемый при переохлаждении расплавленной смеси компонентов — шихты. Переход из жидкого состояния в стеклообразное обратим. При нагревании, прежде чем расплавиться, стекло, в отличие от кристаллических твердых тел, постепенно размягчается. Стеклообразное состояние — промежуточное между жидким и истинно твердым, кристаллическим — свойственно не только стеклу, но и другим материалам, в том числе полимерам и полупроводникам.

Открыто стекло очень давно. Достоверно известно, что еще в IV тысячелетии до н. э. в некоторых странах Востока умели выплавлять стекло. Имя его первооткрывателя, естественно, неизвестно. Популярна легенда о случайности этого открытия: о моряках, обложивших комками соды разведенный на песке костер, и о найденных на этом месте блестящих камушках-каплях, образовавшихся из сплавившихся песка и соды.

Доля истины в легенде есть. Стекло действительно варят из нескольких компонентов. Песок и сода, как правило, основные составляющие силикатных стекол, но кроме них в состав шихты входят и другие вещества. В одном из первых трудов по стеклоделию начала XVII в. упоминается об использовании в рецептурах стекол соединений мышьяка, свинца и еще не открытого тогда бора. Важную роль в установлении свойств и организации производства стекла сыграли русские ученые М. В. Ломоносов, Э. Г. Лаксман, С. П. Петухов, А. К. Чугунов, позже Д. И. Менделеев, В. Е. Тищенко, И. В. Гребенщиков, Н. Н. Качалов.

Современной промышленностью стекло производится и используется чрезвычайно широко. Стекла могут различаться по составу, областям применения, отдельным свойствам, в частности по степени прозрачности. Есть стекло оконное, посудное, лабораторное, оптическое, медицинское. Существуют термостойкие и ради-ационностойкие стекла, фотохромные стекла, обратимо изменяющие цвета и прозрачность в зависимости от освещения.

Но у всех стекол есть общие свойства. Внешне они однородны, тверды и довольно хрупки, почти все изотропны, т. е. физические свойства стекла одинаковы по всем направлениям.

В состав шихты для современных стекол в качестве основных компонентов входят соединения (большей частью оксиды) кремния, алюминия, кальция, магния, бора, свинца, железа, калия, натрия. Чтобы придать то или иное конкретное свойство, например цвет или степень прозрачности, в стекла вводят также соединения редкоземельных элементов, кобальта, хрома, марганца. По меньшей мере половину элементов периодической системы так или иначе используют в стеклоделии. И в этом залог разнообразия свойств стекла.