ガラスは液体の砂から作られています。より具体的には、ガラスは通常の砂 (主に二酸化ケイ素 SiO2 で構成されています) が溶けて液体になるまで加熱することによって作られます。溶けた砂を冷やすと、凍った液体または非晶質の固体になります。
人類の歴史の中で、石器時代、青銅器時代、さらには鉄器時代がありました。問題は、私たちが現在生きている時代をどのように呼ぶかということです。個人的には、グラス エイジと呼ぶことに賛成です!
(画像クレジット:Flickr)
ガラスはどこにでもあります
今日、ガラスが何らかの形で使用されていない生活領域はほとんどありません。家、車、船、電車、そして飛行機の窓もガラス板でできています。ガラス製品のリストは、水入れ、タンブラー、装飾品、さまざまな種類のボトルやサングラスから、眼鏡、フラスコ、実験器具、白熱電球、蛍光管、そして私たちが日常で直接的または間接的に使用するその他の何百ものアイテムに至るまで、事実上無限です。生活。この信じられないほど便利な素材がどのように作られているか考えたことはありますか?
ガラス製の実験器具。 (写真提供:Pxhere)
ガラスの神秘主義:ガラスは液体ですか?
ガラスには多くの用途がありますが、おそらくその奇妙な化学的および物理的挙動のために、神秘的な色合いも持っています.それは私たちを守るのに十分なほど強力ですが、狂ったように何千もの破片に砕けることもあります。 不透明で作られています 砂ですが、完全に透明です。そして、おそらく最も驚くべきことは、見た目も振る舞いも固体のように見えますが、実際には変装した奇妙な液体です!
ガラスを作る科学
信じがたいかもしれませんが、ガラスは液体でできています 砂。より具体的には、ガラスは通常の砂 (主に二酸化ケイ素 SiO2 で構成されています) が溶けて液体になるまで加熱することによって作られます。暑い日に浜辺で同じことが起こらないのはなぜかと思うかもしれませんが、その答えは非常に簡単です。砂が必要とする融解温度は非常に高く、摂氏約 1700 度です。 .
二酸化ケイ素のサンプル。 (写真提供:LHchem/Wikimedia Commons)
溶けた砂が冷えると、元のザラザラした黄色の状態には戻りません。加熱によって完全な化学変化が起こり、新しい内部構造が得られます。溶けた砂を冷却するために採用された技術に関係なく、まったく 典型的な固体に設定されます。代わりに、それは凍った液体、または材料科学の卒業生が呼びたがっている非晶質の固体に変わります。 .基本的に、ガラスは固体と液体の間のクロスに似ており、一般的に固体に見られるいくつかの結晶構造と、液体によく見られる分子のランダム性を特徴としています.
ガラス作りの歴史
ガラスを作る技術はとても古いです。人間がいつガラスを作ることを学んだかは定かではありませんが、紀元前 2500 年に作られたいくつかのガラス ビーズが最近エジプトで発見されました。紀元前2600年頃に作られた青いガラス棒がバビロニアで発見されました。これらの発見から、古代人でさえガラスの作り方を理解していたことが明らかです.
産業におけるガラスの製造方法
ガラスがどのように作られるかについてはすでに大まかなアイデアを提供しましたが、ここで、適切な産業状況でガラスがどのように作られるかを見てみましょう.工業用ガラス工場では、砂は廃ガラス片 (リサイクルから収集されることが多い)、石灰石 (炭酸カルシウム CaCO3)、およびソーダ灰 (炭酸ナトリウム Na2CO3) と混合されてから、炉で加熱されます。混合物に加えられるソーダ灰は、製造工程でエネルギーを節約するために、砂の融点を下げることのみを目的としています。ただし、これには望ましくない欠点もあります。水に溶けるタイプのガラスが生成されます。これを防ぐために、石灰岩が混合物に加えられます。このプロセスから得られる最終製品は、技術的にはソーダ石灰シリカガラスと呼ばれます .このソーダライムシリカガラスは、私たちの身の回りでよく目にする汎用ガラスです。
着色ガラス
さまざまな種類のガラスを製造するために、商用ガラス メーカーは、わずかに異なるガラス製造プロセスを使用することがよくあります。この変更は、他の化学物質を追加するという形で行われることがよくあります。化学薬品は、完成したガラスの外観や特性を変える目的で追加されます。たとえば、溶融砂混合物にクロムまたは鉄ベースの化学物質を加えて緑がかったガラスを作りますが、コバルト塩を混ぜると青いガラスができます。耐熱ガラスを作るには、溶融混合物に酸化ホウ素を加えます。酸化鉛は、必要に応じてより簡単にカットできる微細なクリスタル ガラスを作るために添加されます。
強化ガラス
防弾ガラスや強化ガラスなど、高度に特殊化された非常に強力なガラスの一部は、異なる製造プロセスで作られています。防弾ガラスは、ガラスとプラスチックを何層も挟み込むことで作られます。車のフロントガラスや自動車に使用される強化ガラスまたは強化ガラスは、通常、溶融ガラスを非常に急速に冷却して非常に硬くすることによって作られます.
防弾ガラスのデモンストレーション、ニューヨーク。 (写真提供:LHchem/Wikimedia Commons)
ガラスが使われている場所は無数にあります。たとえば、温度計に埋め込まれた電球やボートのグラスファイバー船体、装飾に使用するサンドペーパー (グラスペーパーとも呼ばれます)、建物のひび割れを警告するひずみゲージなどです。 Glass は透明で、きれいで、安価で、反応がなく、強く、際限なく役立ちます。これ以上何が欲しい？ガラスは、私たちが絶対に当たり前だと思っている魔法の素材の 1 つですが、注意して使用すれば、意図された目的を確実に果たします!
