Apakah kaca padat atau cair? Pernahkah Anda mendengar pertanyaan ini? Pertanyaan ini telah lama menggelitik orang. Studi pertama tentang struktur dan definisi kaca dilakukan pada tahun 1830, dan sejak itu banyak konsep telah diubah seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi.
Pada awalnya, mungkin jawaban pertama yang muncul di benak adalah kaca itu padat. Namun, keraguan mulai muncul ketika kita menemukan proses pembuatannya. Mari kita mengerti sedikit lebih banyak tentang ini?
Ada beberapa metode produksi kaca, seperti deposisi uap kimia, pirolisis, iradiasi neutron, proses sol-gel, dan lain-lain. Proses yang paling banyak digunakan saat ini adalah metode klasik pencairan/pendinginan.
Sesuai dengan namanya, dalam proses ini, campuran zat bubuk dibawa ke dalam oven, pada suhu sekitar 1500ºC. Dalam oven ini, campuran meleleh (berubah dari padat menjadi cair) dan membentuk massa pucat dengan kekentalan yang mirip dengan madu. Kaca ini kemudian dikeluarkan dari tungku peleburan dan dibentuk saat didinginkan, mencapai struktur kaku yang kita kenal.
Langkah Pembuatan Kaca Buatan Tangan
Umumnya zat-zat yang digunakan dalam campuran kaca sebagai bahan baku pembuatan kaca, adalah: silika atau silikon dioksida (SiO2 ), yang ada di pasir, tetapi, di pabrik, bentuk kristal lain dari silikon dioksida digunakan, yaitu kuarsa; Itu soda atau soda (natrium karbonat - Na2BERSAMA3) ini adalah batu kapur (kalsium karbonat - CaCO3). Ketiga bahan tersebut dihaluskan dan dijadikan bubuk, kemudian dicampur dengan takaran yang tepat.
Massa yang terbentuk dengan fusi terdiri dari natrium dan kalsium silikat:
abu + batu kapur + pasir → kaca biasa + karbon dioksida
Di2BERSAMA3 + CaCO3 + SiO2 → natrium dan kalsium silikat + karbon dioksida
x Dalam2BERSAMA3 + y CaCO3 + z SiO2 → (Di2HAI)x . (CaCO2)y. (SiO2)z+ (x + y) CO2
Dalam industri, adalah umum untuk menambahkan pecahan kaca ke dalam campuran, yang merupakan cara untuk daur ulang kaca.
Meskipun hanya zat anorganik yang disebutkan di sini, ada juga gelas yang terbuat dari bahan organik dan logam.
Ketika menganalisis proses ini, beberapa orang mungkin berpikir bahwa gelas itu cair, karena keluar sebagai cairan homogen setelah meleleh di tungku. Namun, kaca diklasifikasikan bukan sebagai cairan atau padatan saja, tetapi sebagai padatan non-kristal. Seperti ini???
Untuk memahaminya, mari kita bandingkan kacamata dengan kristal. Ini, secara umum, adalah padatan kristal, yaitu, mereka menyajikan struktur yang susunan atomnya periodik dan simetris.
Representasi ilustratif dari padatan kristal dengan susunan kristal simetris dan periodik
Kaca, di sisi lain, tidak memiliki susunan atom dengan simetri dan periodisitas translasi, tetapi dibentuk oleh jaringan tiga dimensi yang diperluas dan acak, seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi berikut:
Representasi ilustratif dari jaringan kaca (padatan non-kristal) di mana tidak adanya simetri dan periodisitas ditandai
Berdasarkan ini, beberapa orang mengklaim bahwa kaca adalah padatan amorf. Namun, meskipun padatan amorf juga merupakan padatan non-kristal, mereka berbeda dari gelas. Sementara gelas memiliki transisi gelas, padatan amorf tidak memiliki fenomena ini.
Dengan demikian, kita dapat mendefinisikan gelas sebagai padatan non-kristal yang memiliki transisi gelas. Tapi apa itu transisi kaca?
Ketika gelas cair didinginkan, dibutuhkan beberapa waktu bagi unit pembentuk untuk menyesuaikan diri sehingga mereka terorganisir dan dengan demikian membentuk kristal. Fenomena ini terjadi dalam kisaran suhu yang disebut transisi kaca. Ini adalah kisaran suhu yang dimulai dengan relaksasi struktural, yaitu ketika mereka mulai Perubahan terjadi pada beberapa sifat material, seperti viskositas, kapasitas panas dan ekspansi panas.
Dengan demikian, suhu transisi gelas menentukan transisi dari keadaan kaca ke keadaan viskoelastik. Ini mengacu pada bahan yang, ketika menerapkan gaya, merespons secara elastis, tetapi tidak secara instan atau permanen. Keadaan vitreous sesuai dengan perilaku di mana, ketika kita menerapkan gaya pada material, ia tidak merespons secara elastis - tidak berubah bentuk - tetapi menyerap dan menghilangkan energi. Jadi hasilnya adalah tubuh rusak.
Ketika pendinginan ini dilakukan dengan cepat (yang terjadi pada kaca), unit kehilangan mobilitas sebelum diatur, dan kristalisasi tidak terjadi. Ini berarti bahwa pendinginan kaca terjadi pada suhu di bawah suhu transisi gelas. Jika suhu lebih tinggi dari suhu transisi gelas (yang merupakan karakteristik untuk gelas), material akan memiliki perilaku viskoelastik.
Oleh Jennifer Fogaa
Lulus kimia
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm
