Да ли је стакло чврсто или течно? Да ли сте икада чули ово питање? Ово питање већ дуго збуњује људе. Прве студије о структури и дефиницији стакла спроведене су 1830. године и од тада су многи концепти промењени како су се развијали наука и технологија.
У почетку би вероватно први одговор који би ми пао на памет био да је стакло чврсто. Међутим, сумње почињу да настају када наиђемо на његов производни процес. Да разумемо мало више о овоме?
Постоји неколико метода производње стакла, попут хемијског таложења пара, пиролизе, зрачења неутронима, сол-гел процеса, између осталих. Данас се најчешће користи класична метода топљење / хлађење.
Као што и само име говори, у овом процесу се мешавина супстанци у праху одводи у рерну на температури од око 1500ºЦ. У овој рерни смеша се топи (прелази из чврсте у течну) и формира пастозну масу вискозности сличне вискозности меда. Ово стакло се затим уклања из пећи за топљење и обликује док се хлади, достижући чврсту структуру коју познајемо.
Кораци ручне израде стакла
Генерално супстанце које се користе у мешавини стакла као сировине за припрему стакла су силицијум диоксид или силицијум диоксид (СиО2 ), који је присутан у песку, али у фабрикама је уобичајено да се користи други кристални облик силицијум-диоксида, а то је кварц; Тхе сода или сода (натријум карбонат - На2ЦО3) то је кречњак (калцијум-карбонат - ЦаЦО3). Ова три материјала се дробе и претварају у прах, а затим се мешају у одговарајућем односу.
Маса настала фузијом састоји се од натријум и калцијум силиката:
пепео + кречњак + песак → обично стакло + угљен-диоксид
У2ЦО3 + ЦаЦО3 + СиО2 → натријум и калцијум силикати + угљен-диоксид
к Ин2ЦО3 + и ЦаЦО3 + з СиО2 → (У2О)Икс . (ЦаЦО)г. (СиО2)з+ (к + и) ЦО2
У индустрији је уобичајено да се смеши додаје сломљено стакло, што је средство за рециклажа стакла.
Иако су овде поменуте само неорганске супстанце, постоје и чаше од органских и металних материјала.
Анализирајући овај поступак, неки би могли помислити да би стакло било течно, јер након топљења у пећи излази као хомогена течност. Међутим, стакло се не класификује ни као течност ни само као чврста супстанца, већ као некристална чврста супстанца. Овако???
Да бисмо разумели, упоредимо наочаре са кристалима. То су генерално кристалне чврсте материје, односно оне представљају структуру чији је распоред атома периодичан и симетричан.
Илустративни приказ кристалне чврсте супстанце са симетричним и периодичним кристалним распоредом
Стакло, с друге стране, нема атомски аранжман са симетријом и транслационом периодичношћу, већ је формирано проширеном и случајном тродимензионалном мрежом, као што је приказано на следећој илустрацији:
Илустративни приказ стаклене мреже (некристална чврста супстанца) где се карактерише одсуство симетрије и периодичности
На основу овога, неки тврде да је стакло аморфна чврста супстанца. Међутим, иако су аморфне чврсте супстанце такође не-кристалне, оне се разликују од наочара. Док чаше имају стаклени прелаз, аморфне чврсте материје немају овај феномен.
Дакле, наочаре можемо дефинисати као некристалне чврсте материје које имају стаклени прелаз. Али шта је а стаклени прелаз?
Када се растопљено стакло хлади, потребно је неко време да се јединице за обликовање оријентишу тако да се организују и тако формирају кристал. Ова појава се јавља у температурном опсегу тзв стаклени прелаз. Ово је распон температура који започиње структурним опуштањем, односно када почну јављају се промене у неким својствима материјала, као што су вискозност, топлотни капацитет и експанзија термичка.
Дакле, температура преласка стакла дефинише прелазак из стакластог стања у вискоеластично стање. То се односи на материјале који приликом примене силе одговарају еластично, али не тренутно или трајно. Стакласто тело одговара понашању у којем, када применимо силу на материјал, оно не реагује еластично - не деформише се - већ апсорбује и расипа енергију. Резултат је да се тело распада.
Када се ово хлађење брзо обави (што је случај са стаклом), јединице губе покретљивост пре него што се организују и не долази до кристализације. То значи да хлађење стакла се одвија на температури испод температуре преласка у стакло. Ако је температура виша од температуре преласка стакла (што је карактеристично за наочаре), материјал ће се понашати вискоеластично.
Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију
Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm