Кремний

Анализ бесцветного и прозрачного древнеегипетского стекла (около 1500 лет до н. э.) дал следующие результаты (в вес. %): SiO2—63,4; Na2O — 22,4; K2O — 0,8; CaO — 7,8; MgO — 4,2; Al2O3 — 0,6; Fe2O3 — 0,7; MnO — следы. Стекло было известно в Египте ещё за 1500 лет до н. э.

Примеси различного типа придают стеклу различные цвета. Так соли двухвалентного железа сообщают стеклу зеленую окраску (“бутылочное стекло”). Для её уничтожения обычно добавляют Se, растворы которого в стекле имеют розовый цвет.

Иногда примеси искусственно вводят для получения цветного стекла. Так, соединения кобальта окрашивают стекло в синий цвет, Cr2O3 — в изумрудно-зелёный, соединения марганца — в фиолетовый и т. д. В других случаях добиваются изменения каких-либо специальных свойств стекла. Например, стекло, содержащее в своём составе СdO, задерживает нейтроны, PbO — рентгеновские лучи, а оксиды ванадия — ультрафиолетовые лучи.

Последние в большей части задерживаются и обычным оконным стеклом, что является его существенным недостатком, так как ультрафиолетовые лучи уничтожают бактерии и оказывают благотворное влияние на человеческий организм. Поэтому большое гигиеническое значение имела бы замена обычного оконного (и электролампового) стекла “увиолевым”, пропускающим ультрафиолетовые лучи. Опыты получения такого стекла уже были проведены, однако выработка его так и не налажена.

Исследования при помощи рентгеновских лучей показали, что стеклообразное состояние вещества (подобно жидкому) отличается от кристаллического неполной упорядоченностью взаимного расположения отдельных элементов пространственной решётки. Поэтому стекло, в противоположность кристаллу, не обладает определённой температурой плавления, а в процессе плавления размягчается постепенно.

В быстро охлаждённом стекле возникают сильные внутренние напряжения, вследствие чего оно легко трескается. Поэтому готовые стеклянные изделия выдерживают в специальных печах, где они подвергаются постепенному охлаждению. Будучи застывшей смесью различных силикатов, стекло при обычных условиях выработки не выделяет их в кристаллическом состоянии и потому остаётся прозрачным. В уже охладившемся стекле процесс кристаллизации идёт настолько медленно, что наблюдать его результаты можно лишь на некоторых старинных изделиях. Однако если нагреть стекло, не доводя его до размягчения, и достаточно долго выдержать при этой температуре, то в результате сильного ускорения процесса кристаллизации происходит выделение кристаллов отдельных силикатов, и стекло становится непрозрачным. Этим иногда пользуются при изготовлении стеклянных изделий, но в большинстве случаев для получения непрозрачных (“молочных”) стёкол специально вводят в расплавленную массу некоторые легко выкристаллизовывающиеся материалы (апатит, криолит и др.).

Путём проводимой в определённых условиях кристаллизации некоторых стёкол могут быть получены материалы, характеризующиеся равномерной тонкозернистой структурой образующихся кристаллов, спаянных друг с другом плёнками незакристаллизованного стекла. Такие ситаллы, сочетающие в себе полезные свойства и кристаллов, и стекла, обладают очень высокой механической прочностью. Интересно, что прочность костей человека обусловлена подобной же двухфазностью их структуры, слагающейся из мелких кристаллов апатита, спаянных органическим веществом (коллагеном).

Ситаллы являются ценным материалом для разнообразных строительных работ. Весьма важно то обстоятельство, что исходным сырьём для их получения могут служить металлургические шлаки.

Получаемая продуванием сквозь жидкую стеклянную массу водяного пара (под давлением) стеклянная вата является прекрасным теплоизоляционным материалом. Этим же качеством, а также звуконепроницаемостью и большой механической прочностью обладает “пеностекло”. Оно образуется при постепенном нагревании до 700—800 °С смеси стеклянного порошка со способными выделять газы веществами и представляет собой как бы напитанную газом стеклянную губку с плотностью 0,2—0,5 г/см3.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru