Хімія скла

Хімія скла

Головним компонентом листового скла є SiO₂ (кварцовий пісок). Він має високу температуру плавлення в межах 1700 °C, а його стан за такої температури подібний до сиропу в дуже холодний день. Основний структурний елемент діоксиду кремнію має форму тетраедричної піраміди з атомом кремнію в центрі, який симетрично зв'язаний із чотирма атомами кисню у своїх вершинах: він має хімічну формулу SiO₄ і є негативно зарядженим.

При швидкому охолодженні розплавленого діоксиду кремнію утворюється хаотично організована сітка з цих тетраедрів, з’єднаних своїми вершинами, що дає аморфний матеріал, відомий як кварцове скло.
З практичних та економічних міркувань висока температура плавлення та в'язкість діоксиду кремнію знижуються шляхом додавання оксиду натрію (плавня) у формі карбонату, а атоми натрію та кисню входять до кремнієво-кисневої сітки відповідно до їхніх валентних станів. Ці атоми відомі як сіткоутворювачі (Network Formers). Інші основні компоненти листового скла — кальцій і магній — входять до структури як модифікатори сітки (Network Modifiers); дія цих модифікаторів полягає в ускладненні структури, тому, коли компоненти плавляться разом, у процесі охолодження атомам стає важче розташуватися в конфігураціях, необхідних для виникнення кристалізації. У процесі виробництва скла швидкість охолодження регулюється таким чином, щоб в'язкість зростала, а рухливість атомів обмежувалася, що запобігає їхньому впорядкуванню та кристалізації.

Тому скло часто називають переохолодженою рідиною, оскільки воно не має визначеної точки кристалізації чи плавлення і не виявляє явища прихованої теплоти кристалізації або плавлення.

Дізнатися більше про технології виробництва скла