ガラスは固体ですか、それとも液体ですか？

ガラスは固体ですか、それとも液体ですか？ この質問を聞いたことがありますか？ この質問は長い間人々を魅了してきました。 ガラスの構造と定義に関する最初の研究は1830年に行われ、それ以来、科学技術が発展するにつれて多くの概念が変更されてきました。

最初に頭に浮かぶ最初の答えは、おそらくガラスは固体であるということでしょう。 しかし、その製造工程に出くわすと疑問が生じ始めます。 これについてもう少し理解しましょう。

ガラスの製造には、化学蒸着、熱分解、中性子照射、ゾルゲル法など、いくつかの方法があります。 今日最も使用されているプロセスは、 溶融/冷却.

名前が示すように、このプロセスでは、粉末状の物質の混合物が約1500℃の温度のオーブンに運ばれます。 このオーブンでは、混合物が溶けて（固体から液体になり）、蜂蜜と同様の粘度のペースト状の塊を形成します。 次に、このガラスは溶解炉から取り出され、冷却されるにつれて成形され、私たちが知っている堅い構造に到達します。

手作りガラス製造ステップ

一般的に、ガラスの調製のための原料としてガラス混合物に使用される物質は、 シリカまたは二酸化ケイ素（SiO₂ ), これは砂に存在しますが、工場では、別の結晶形の二酸化ケイ素が使用されます。これは石英です。 ザ・ ソーダまたはソーダ（炭酸ナトリウム-Na₂CO₃) それは 石灰石（炭酸カルシウム-CaCO₃). これらの3つの材料は粉砕されて粉末になり、適切な比率で混合されます。

融合によって形成された塊 ケイ酸ナトリウムとケイ酸カルシウムで構成されています：

灰+石灰石+砂→一般的なガラス+二酸化炭素
で₂CO₃ + CaCO₃ + SiO₂ → ケイ酸ナトリウムとケイ酸カルシウム +二酸化炭素
xで₂CO₃ + y CaCO₃ + z SiO₂ → （で₂O）_バツ . （CaCO）_y。 （SiO₂)_z+（x + y）CO₂

産業では、割れたガラスを混合物に加えるのが一般的です。これは、 ガラスのリサイクル.

ここでは無機物のみを記載していますが、有機物や金属物を使用したガラスもあります。

このプロセスを分析するとき、ガラスは炉で溶けた後に均質な液体として出てくるので、ガラスは液体であると考える人もいるかもしれません。 しかしながら、 ガラスは液体にも固体にも分類されず、非結晶性の固体に分類されます。 このような？？？

理解するために、ガラスと結晶を比較してみましょう。 これらは一般に結晶性の固体です。つまり、原子の配置が周期的で対称的な構造を示します。

対称的で周期的な結晶配列を持つ結晶性固体の実例となる表現

一方、ガラスは、対称性と並進周期性を備えた原子配列を持っていませんが、次の図に示すように、拡張されたランダムな3次元ネットワークによって形成されています。

対称性と周期性の欠如が特徴づけられるガラスネットワーク（非結晶性固体）の例示的な表現

これに基づいて、ガラスはアモルファス固体であると主張する人もいます。 しかしながら、 アモルファス固体も非結晶性固体ですが、ガラスとは異なります。 ガラスにはガラス転移がありますが、アモルファス固体にはこの現象はありません。

したがって、ガラスをガラス転移のある非結晶性固体と定義することができます。 しかし、何ですか ガラス転移？

溶融ガラスが冷却されているとき、成形ユニットがそれらが組織化されて結晶を形成するようにそれら自身を配向するのにしばらく時間がかかる。 この現象は、 ガラス転移. これは、構造緩和から始まる温度範囲です。 粘度、熱容量、膨張など、一部の材料特性に変化が生じます 熱の。

したがって、ガラス転移温度は、ガラス状態から粘弾性状態への転移を定義します。 これは、力を加えたときに弾性的に反応するが、瞬時にまたは永続的に反応しない材料を指します。 ガラス質の状態は、材料に力を加えると、弾性的に反応せず、変形せず、エネルギーを吸収および放散する動作に対応します。 その結果、体が壊れます。

この冷却が迅速に行われると（ガラスの場合）、ユニットは組織化する前に可動性を失い、結晶化は発生しません。 この意味は ガラスの冷却は、ガラス転移温度より低い温度で行われます。 温度がガラス転移温度（ガラスに特徴的）よりも高い場合、材料は粘弾性挙動を示します。

ジェニファー・フォガサ
化学を卒業

ソース： ブラジルの学校- https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm