Glasets kemi
Glasets kemi
Huvudbeståndsdelen i planglas är SiO2 (kvartssand). Denna har en hög smälttemperatur i storleksordningen 1 700 °C och dess tillstånd vid denna temperatur liknar sirap en mycket kall dag. Den grundläggande byggstenen i kiseloxid har formen av en tetraeder (en tresidig pyramid) med kisel i mitten, symmetriskt länkad till fyra syreatomer i hörnen: den har den kemiska formeln SiO4 och är negativt laddad.
Vid snabb avkylning av smält kiseloxid bildas ett slumpmässigt organiserat nätverk av dessa tetraedrar, länkade i sina hörn, vilket ger ett amorft material känt som kvartsglas (vitreös kiseldioxid).
Av praktiska och ekonomiska skäl sänks kiseloxidens höga smältpunkt och viskositet genom att tillsätta natriumoxid (ett flussmedel) i form av karbonat. Natrium- och syreatomerna går då in i kisel-syrenätverket i enlighet med deras valenstillstånd. Dessa atomer kallas för nätverksbildare. Andra huvudbeståndsdelar i planglas, såsom kalcium och magnesium, går in i nätverksstrukturen som nätverksmodifierare. Dessa modifierares funktion är att göra strukturerna mer komplexa, så att det vid avkylningen av de sammansmälta komponenterna blir svårare för atomerna att ordna sig i de konfigurationer som krävs för att kristallisation ska ske. I glastillverkningsprocessen anpassas avkylningshastigheten så att viskositeten ökar och atomernas rörlighet hindras, vilket förhindrar både ordning och kristallisation.
Därför beskrivs glas ofta som en underkyld vätska, då det saknar både kristallisations- och smältpunkt och inte uppvisar något fenomen med latent värme vid kristallisation eller smältning.