Er glass fast eller flytende?

Er glass fast eller flytende? Har du noen gang hørt dette spørsmålet? Dette spørsmålet har forvirret folk i lang tid. De første studiene av strukturen og definisjonen av glass ble utført i 1830, og siden den gang har mange konsepter blitt endret etter hvert som vitenskap og teknologi utviklet seg.

I begynnelsen ville sannsynligvis det første svaret som skulle komme til å tenke på at glass er solid. Imidlertid begynner tvil å oppstå når vi kommer over produksjonsprosessen. La oss forstå litt mer om dette?

Det er flere metoder for glassproduksjon, for eksempel kjemisk dampavsetning, pyrolyse, nøytronbestråling, sol-gel-prosess, blant andre. Den mest brukte prosessen i dag er den klassiske metoden for smelting / kjøling.

Som navnet antyder, blir en blanding av pulverformige stoffer i denne prosessen ført til en ovn, ved en temperatur på rundt 1500 ° C. I denne ovnen smelter blandingen (går fra fast til væske) og danner en deigmasse med en viskositet som honning. Dette glasset blir deretter fjernet fra smelteovnen og formet mens det avkjøles, og når den stive strukturen vi kjenner.

Handmade Glass Manufacturing Steps

Vanligvis er stoffene som brukes i glassblandingen som råvarer for fremstilling av glass silika eller silisiumdioksid (SiO₂ ), som er tilstede i sand, men i fabrikker brukes en annen krystallinsk form av silisiumdioksid, som er kvarts; De brus eller brus (natriumkarbonat - Na₂CO₃) det er kalkstein (kalsiumkarbonat - CaCO₃). Disse tre materialene knuses og blir til pulver, og deretter blandet i riktig proporsjon.

Massen dannet med fusjonen består av natrium- og kalsiumsilikater:

aske + kalkstein + sand → vanlig glass + karbondioksid
På₂CO₃ + CaCO₃ + SiO₂ → natrium- og kalsiumsilikater + karbondioksid
x i₂CO₃ + y CaCO₃ + z SiO₂ → (På₂O)_x . (CaCO)_y. (SiO₂)_z+ (x + y) CO₂

I bransjer er det vanlig å tilsette knust glass i blandingen, som er et middel til glassgjenvinning.

Selv om bare uorganiske stoffer er nevnt her, er det også briller laget av organiske og metalliske materialer.

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

Når man analyserer denne prosessen, kan noen tro at glasset ville være flytende, ettersom det kommer ut som en homogen væske etter smelting i ovnen. Derimot, glass er ikke klassifisert som væske eller bare som et fast stoff, men som et ikke-krystallinsk fast stoff. Som dette???

For å forstå, la oss sammenligne briller med krystaller. Disse er generelt krystallinske faste stoffer, det vil si at de har en struktur hvis arrangement av atomer er periodisk og symmetrisk.

Illustrerende fremstilling av krystallinsk fast stoff med symmetrisk og periodisk krystallinsk arrangement

Glass har derimot ikke et atomarrangement med symmetri og translasjonell periodisitet, men er dannet av et utvidet og tilfeldig tredimensjonalt nettverk, som vist i følgende illustrasjon:

Illustrerende fremstilling av glassnettverket (ikke-krystallinsk fast stoff) hvor fraværet av symmetri og periodisitet er preget

Basert på dette hevder noen at glass er et amorft fast stoff. Derimot, selv om amorfe faste stoffer også er ikke-krystallinske faste stoffer, er de forskjellige fra briller. Mens briller har en glassovergang, har ikke amorfe faste stoffer dette fenomenet.

Dermed kan vi definere briller som ikke-krystallinske faste stoffer som har en glassovergang. Men hva er en glassovergang?

Når det smeltede glasset avkjøles, tar det litt tid for formingsenhetene å orientere seg slik at de er organisert og dermed danner krystallen. Dette fenomenet forekommer i et temperaturområde som kalles glassovergang. Dette er en rekke temperaturer som starter med strukturell avslapning, det vil si når de begynner å endringer forekommer i noen materialegenskaper, som viskositet, varmekapasitet og ekspansjon termisk.

Dermed definerer glassovergangstemperaturen overgangen fra glassaktig tilstand til viskoelastisk tilstand. Dette refererer til materialer som, når de påfører en kraft, reagerer elastisk, men ikke umiddelbart eller permanent. Glasslegemet tilsvarer en atferd der, når vi påfører en kraft på materialet, reagerer det ikke elastisk - det deformeres ikke - men absorberer og sprer energi. Så resultatet er at kroppen bryter sammen.

Når denne avkjølingen skjer raskt (som er tilfelle med glass), mister enhetene mobilitet før de organiserer seg, og krystallisering skjer ikke. Dette betyr at glasskjølingen skjer ved en temperatur under glassovergangstemperaturen. Hvis temperaturen er høyere enn glassovergangstemperaturen (som er karakteristisk for glass), vil materialet ha en viskoelastisk oppførsel.

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi