Химические и физические свойства стекла

Стекло, как и любой материал, обладает особенными химическими и физическими свойствами. Для ознакомления с ними важно понимать из чего оно состоит, и какие процессы наделили его данными особенностями.

Обыкновенное стекло состоит из соды, кварца и извести. Белый кварцевый песок нагревают до температуры 900 градусов. От такого нагрева он становится вязким и плавно переходит в желеобразную фазу. После, в него добавляют соду. При возникшей химической реакции стеклянная масса приобретает более жидкую форму и поддается розливу и раскатке. Но соединение кварца и соды не устойчиво и в обыкновенной воде растворяется очень быстро. Для создания более устойчивого материала прозрачного типа в кипящую массу добавляется кальций, или известь. После вялотекущей химической реакции стекло готово и отсутствие в его массе газообразных пузырей говорит о готовности изготовления из него листового материала. После полного остывания стекло приобретает твердость и хрупкость, наряду с прозрачностью и устойчивостью к атмосферным влияниям. Для придания стеклу определенных физических свойств  в процессе варки в его массу добавляют легирующие элементы – оксиды металлов.

Химические свойства стекла

Прозрачность стекла обусловлена кристаллизацией молекул кварца. По степени прозрачности различают следующие варианты стекол:

• Флоат (Float) стекло. Обладает прозрачностью до 95%. Имеет зеленоватый или голубоватый оттенок.
• Клиар (Clear) стекло. Обладает прозрачностью до 95%. Не имеет оттенков.
• Оптивайт (Optiwhite) стекло. Обладает прозрачностью до 98%. Изготавливается с минимальным содержанием окиси железа.
• Тонированные стекла Bronze, Silver, Green, Gley,  Darck обладают степенью прозрачности до 80% и имеют отличный от прозрачного цвет. Изготавливаются с добавлением в шихту окиси металлов или наделяются оттенками с помощью напыления или пленок с напылением.
• Матовые стекла. Обладают прозрачностью до 15% и выполняются из прозрачного стекла методом пескоструйной обработки или травли высококачественной кислотой.
• Рифленые стекла. Обладают эффектом светопреломления и искажают предметы через свою плоскость. За счет смещения фокусов стекла в процессе изменения прямолинейности поверхности, рифленое стекло обладает прозрачностью до 80%, но за его толщей невозможно увидеть четкие предметы.
• Стекла лакобель (Lacobel) и мателак (Matelac) Обладают прозрачностью 0%. Изготавливаются методом нанесения лакокрасочных материалов на поверхность стела.

Хрупкость стекла.

Хрупкость стекла обусловлена поверхностным натяжением в молекулярных решетках. Стекла имеют определенный предел прочности. При критическом воздействии, кристаллическая решетка не выдерживает нагрузок, и междумолекулярные связи рушатся. Стекло трескается или разбивается на острые, опасные для человека осколки, которые имеют режущие  торцы и способны повреждать  белее мягкие материи.
Для того чтобы стекло, при крушении, не образовывало острых осколков, его закаляют в печах закалки стекла. Процесс закалки происходит под температурой критической точки перехода стекла в жидкое состояние. После достижения этой точки молекулярный состав стекла начинает формировать правильную кристаллическую  решетку. Благодаря действию силы тяжести все элементы молекул занимают четко одинаковые позиции. После мгновенного охлаждения молекулярная решетка буквально застывает в правильном положении. Стекло закаленного типа приобретает более высокие показатели прочности и при превышении предела прочности механическими нагрузками в его толще происходит последовательный разрыв всех молекулярных связей. В результате чего листовое стекло рассыпается на мелкие кусочки, которые уже не повредят человеку.

Водонепроницаемость

Водонепроницаемость стекла. Стекло обладает водонепроницаемостью за счет плотности кристаллической решетки и отсутствия пористых включений. Вся толща стекла имеет высокую степень сплоченности молекул и не пропускает воду, пар, газы и газообразные смеси.

Физические свойства стекла

Одним из физических свойств стекла,  является  способность преломления света. Направленный свет, проходя через поверхность стекла, может преломляться сквозь его толщу, если разные поверхности одного изделия не параллельны друг другу. В противном случае степень искажения света незначительна.

Любое стекло можно наделить определенными свойствами. Например, титановое напыление на поверхность стекла дарит ему свойства отражения тепловых колебаний. Структура прозрачного стекла позволяет принимать и пропускать через себя различные колебания. Как известно, свет, тепло и звук – это волновые явления, которые обладают свойственной каждому явлению амплитудой колебательных движений. Слой титана позволяет перенаправлять тепловые волны и отражать большую их часть от поверхности стекла. Такие стекла называют энергосберегающими и используют для установки в оконные и дверные проемы.

Придать стеклу свойств, отражения световой энергии позволяют напыления из оксидов марганца, свинца и меди. Создавая на поверхности стекла отражающую, зеркальную пленку, напыление способно отражать солнечный свет.

Способность отражать ультрафиолетовый спектр дневного света стеклу придает напыление из оксидов титана. Стекло может быть полностью прозрачным, но невидимый ультрафиолетовый спектр не буде проходить через его толщу, частично поглощаясь стеклом и частично отражаясь от него.

Само по себе стекло не обладает звуконепроницаемыми качествами, но, благодаря изготовлению из него стеклопакетов, которые состоят из двух стекол и разряженного между нами пространства, изделие может предотвращать проникновение звуковых волн и тепловой энергии.

Вот такие химические и физические свойства имеет стекло.

Смотрите статьи:

Зеркальные панно

Дверцы из стекла