Стекло

Стекло – прозрачное вещество и силикатный материал, один из самых древних, основные свойства которого - прозрачность и химическая стойкость

история
Цветное стекло, начало 14 в. до н. э.
Древняя ваза
(Диатрета)

Состав стекла
Основа – SiO2
Обязательные компоненты
Оконное стекло Na2O, CaO, Al2O3
Хрустальное стекло K2O, PbO
Лабораторное стекло Na2O, Al2O3, B2O3
Оптическое стекло BaO, Al2O3, B2O3
3. Вещества, придающие особые свойства
PbO – высокое светопреломление
BaO, TiO2 – термическую устойчивость
B2O3 – устойчивость к перепадам температуры, защиту от отпотевания
4. Вспомогательные компоненты
Осветители: As2O3, KNO3
Обесцвечиватели: Sb2O3, MnO2, GeO2
Красители: желтый(CrO3), голубой(CuO), зеленый(FeO,Fe2O3), фиолетовый (NiO)

Что является сырьем?
Сырье для производства стекла может быть разным, но один компонент является основным – диоксид кремния. Его еще называют кремнеземом SiO2.
Именно этот элемент при охлаждении расплава создает стекло. Как и некоторые другие разновидности оксидов, такие материалы называют стеклообразующими.
Наиболее распространенным видом сырья является кварцевый песок.
Дополнительно к песку в шихту могут вводиться:
известняк; CaCO3
сода; NaHCO3
борный ангидрид; B2O3
поташ; K2CO3
сульфат натрия; Na2SO4 и другие элементы.

Физические свойства стекла
Хрупкое (в области низких температур)
Tпл. =425-600⁰С(оконного стекла)
Ρ=2200-7000 кг/м^3
Теплопроводность 0,0017—0,032 кал/(см·с·град)
Имеет структуру жидкостей
При охлаждении расплава его вязость увеличивается очень быстро и частицы не успевают перестроиться и образовать кристаллическую решетку.

Как делают стекло?
Вначале кварцевый песок, соду и известь нагревают в специальной печи до температуры 1700 градусов. Песчинки соединяются между собой, после гомогенизируются (превращается в однородную субстанцию), газ удаляется. Масса «окунается» в расплавленное олово с температурой выше 1000 градусов, которая плавает на поверхности из-за более низкой плотности. Чем тоньше масса, попадающая в ванну с оловом, тем тоньше будет стекло на выходе. Завершающим штрихом является постепенное охлаждение. Субстанцию помещают в специальный конвейер, где охлаждают до температуры 250 градусов выше нуля.

ПРОИЗВОДСТВО СТЕКЛА
Основные стадии:
Подготовка сырья
Составление шихты (однородной смеси компонентов)
Стекловарение
Формование изделия
Отжиг изделий
Обработка (механическая, термическая, химическая)

ПОЛУЧЕНИЕ:
1.Обыкновенное стекло
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = 2CO2↑ + Na2O* CaO *6SiO2
Na2CO3 + CaO + 6SiO2 = Na2O·CaO·6SiO2 + CO2↑
Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2↑
Ca2CO3+SiO2 = Ca2SiO3+CO2↑
2.Калиевое стекло
K2CO3+SiO2 = K2SiO3+CO2↑
K2SiO3+Ca2SiO3+4SiO2 = K2O*CaO*6SiO2
3.Хрустальное стекло
K2SiO3+PbO+4SiO2 = K2O*PbO*5SiO2
4.Растворимое стекло
2NaOH+SiO2 = Na2SiO3+H2O
5.Смесь сульфата натрия с углем
6SiO2+CaCO3+Na2SO4+C = 6SiO2+CO2↑+CO↑+SO2

Применение различных видов стекла
1.Оптическое стекло
2.Прозрачное стекло
3.Цветное стекло
4.Художественное стекло
5.Электрохромное стекло

Музей стекла в Мурано
в Венеции

Корнингский музей в Нью-Йорке