Glassets kemi
Glassets kemi
Hovedbestanddelen i plant glas er SiO2 (kvartssand). Det har en høj smeltetemperatur på omkring 1700 °C, og ved denne temperatur har det en konsistens som sirup på en meget kold dag. Den grundlæggende byggesten i silica har en tetraedrisk pyramideform med silicium i midten, der er symmetrisk forbundet til fire iltatomer i hjørnerne: den har den kemiske formel SiO4 og er negativt ladet.
Når smeltet silica afkøles hurtigt, dannes et tilfældigt organiseret netværk af disse tetraedre, der er forbundet i hjørnerne, hvilket resulterer i et amorft materiale kendt som kvartsglas.
Af praktiske og økonomiske årsager reduceres silicas høje smeltepunkt og viskositet ved at tilsætte natriumoxid (et flusmiddel) i form af et karbonat, hvorefter natrium-ilt-atomerne indgår i silicium-ilt-netværket i overensstemmelse med deres valenstilstande. Disse atomer er kendt som netværksdannere. Andre hovedbestanddele i plant glas: Calcium og magnesium indgår i netværksstrukturen som netværksmodifikatorer, og funktionen af disse modifikatorer er at gøre strukturerne mere komplekse. Dette betyder, at når komponenterne smeltes sammen, bliver det under afkølingsprocessen vanskeligere for atomerne at arrangere sig i egnede konfigurationer til, at der kan opstå krystallisation.
I glasfremstillingsprocessen styres afkølingshastigheden på en sådan måde, at viskositeten øges, og atomernes bevægelighed hæmmes, hvorved strukturering og krystallisation forhindres.
Derfor omtales glas ofte som en underafkølet væske, idet det hverken har et krystallisations- eller smeltepunkt og ikke udviser fænomenet latent krystallisations- eller smeltevarme.