Химический состав и свойства стекла

Стеклом называются все аморфно-кристаллитные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава. В результате постепенного увеличения вязкости стекло приобретает механические свойства твердых тел. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

Свойства стекла во многом зависят от его химического состава. Около 85 элементов периодической системы используются для изготовления различных видов стекол. Для посуды применяется известково-натриево-калиевое, свинцово-калиевое, боро-силикатное стекло.

Ориентировочный состав стекла выражается «нормальной формулой стекла» R₂О-RО-6SiO₂, представляющей собой трисиликат, причем под R₂О подразумеваются одновалентные окислы Nа₂O, К₂О; RО — двухвалентные СаО, МgO, РbО и др.; наряду с окисью кремния в состав стекла входят А1₂O₃, Fе₂О₃. В наиболее распространенных составах стекол одновалентных окислов содержится 14-16%, двухвалентных — 11-12% и кремнезема — 71-75%.

Различают физические и химические свойства стекла.

К химическим свойствам относится химическая устойчивость стекла, т. е. его способность противостоять разрушающему действию различных сред и реагентов. Стекло относится к химически устойчивым материалам.

Физические свойства стекла: вязкость, плотность, прочность, хрупкость, твердость, теплопроводность и др.

Вязкость для каждого типа стекла при определенной температуре является константой.

Плотность различных стекол колеблется от 2,2 до 6,0 (Мг/м³). Она зависит от химического состава и термической обработки стекла. Известково-натриевое стекло имеет плотность 2,5, хрусталь около 3,0 и выше.

Прочность стекла при растяжении небольшая — от 35 до 90 Мн/м², а при сжатии — от 500 до 2000 Мн/м².

Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Стекло обладает повышенной хрупкостью, окислы МgO и А1₂O₃ понижают ее.

Твердость — способность стекла сопротивляться проникновению в него другого тела — определяют царапанием, шлифованием и по шкале минералов. По минералогической шкале твердость стекла 4,5-7,5.

Теплопроводность стекла очень мала и колеблется от 0,7 до 1,34 вт/м * град.

Термическое расширение стекла характеризуется коэффициентом линейного расширения, который для различных стекол колеблется от 5,8* 10^-7 до 151 * 10^-7; у многих стекол массового применения он равен 100*10^-7.

Термическая устойчивость-способность стекла выдерживать без разрушения резкие перемены температур. Она зависит от химического состава стекла, правильного проведения процесса отжига, толщины стенок (тонкостенные изделия более термостойки).

Из оптических свойств основными являются прозрачность и показатель преломления света. Прозрачность стекла зависит от химического состава стекла и от присутствия в нем окислов железа. Показатель преломления стекол различного состава колеблется от 1,475 до 1,96; для обыкновенного стекла он составляет 1,5, для хрусталя — 1,56 и выше.

• Назад

• Вперед

Ц.П. Наумов — Химический состав стекла Селитренного городища

К содержанию журнала «Советская археология» (1973, №1)

Лабораторией спектрального анализа ЛОИА АН СССР был исследован материал стеклоделательной мастерской Селитренного городища. Отобранная для анализа часть материала была представлена различными кусочками: отходами производства стекла (семь кусков), стеклом, оставшимся на стенках тиглей и керамики (два образца), бракованными стеклянными изделиями (три образца), полуфабрикатами (одна штука) и готовыми стеклянными изделиями (19 предметов). Всего было выполнено 35 анализов для 32 предметов из стекла. Три стеклянные бусины были проанализированы дважды: для установления химического состава основного тела бусины и для цветного глазка. Изготовленные из цветного стекла бусы и подвески были украшены разноцветными стеклянными глазками и полосками, сочетавшими красный, желтый, зеленый, синий, коричнево-бурый, черный и белый цвета. Весь этот качественно разнообразный материал из стекла представлен двумя химическими типами, которые можно объединить в первоначальный исходный химический тип стекла. Спектральный анализ показал, что все исследованные образцы стекла содержат постоянные главные компоненты, определяющие химический тип, который образован пятью главными компонентами Na20 — CaO — MgO — Al2O3 — SiO2.

Соотношение этих компонентов показывает, что мастера-стеклоделы, по всей видимости, использовали местное сырье — кварцевый песок и золу местных, т. е прикаспийских, растений или морских водорослей, причем кварцевый песок (SiO2) содержал в качестве примесей окислы железа и титана, а также некоторое количество окислов кальция, магния, алюминия, а в состав золы входили окислы натрия, калия, кальция, магния, алюминия и марганца [1]. Стекла, содержавшие набор таких компонентов, в зависимости от условий варки могли быть бесцветными, прозрачными (см. таблицу состава, анализ № 10 — оконный диск) или окрашенными окислами железа и марганца в желто-зеленые и буро-коричневые тона (кусок стекла, анализ № 6, бусина — анализ № 29) [2]. Стекло этого же состава, возможно, содержащее сульфидное
железо, настолько густо окрашивалось, что казалось черным (анализы № 6, 11, 12, 14, 15, 19, 22, 23, 25, 34). Как показало исследование, черное стекло использовалось в качестве основного ядра и служило фоном при производстве глазчатых бус и инкрустированных цветной стеклянной крошкой или полосками.

При производстве однотонных и многоцветных стеклянных украшений, орнаментированных глазками и змейчатыми узорами, применялись красители стекла из свинца и меди. Одновременно с красителем в стекло вводилась двуокись олова, которая делала стекло непрозрачным, глухим. Свинец, добавлявшийся в стекла в виде красителя, в некоторых образцах содержался в таких количествах, что мы были вправе отнести эти стекла к новому химическому типу:

РhО — Na20 — CaO — MgO — А120з — Si02.

Если за условную границу концентрации, определяющую химический тип, считать содержание компонента выше 3%, то из 35 проанализированных стекол 19 относятся к свинцовому типу стекла. Остальные 16 образцов стекла содержали окись свинца в количестве от 2,5% до сотых долей процента и следов. Снижение содержания свинца в стекле в одних случаях можно рассматривать как свинец, использованный в качестве красителя, а в других — как случайную примесь.

В зависимости от условий, при которых проходила варка стекла, свинец и медь образовывали различные химические соединения, которые окрашивали стекла в красный, коричневый, желтый, зеленый и синий цвета. Некоторые из свинцовых стекол содержали такие соединения свинца, которые не были красящими, и стекла оставались бесцветными. К таким относились молочно-белые, заглушенные оловом стекла. Они использовались для получения орнамента в виде полосок и глазков (анализы № 20, 30). Примененное в производстве украшений желтое стекло содержало красящие соединения свинца. Желтое, заглушенное оловом стекло широко применялось

Химический состав стекла Селитренного городища

Продолжение таблицы

при изготовлении однотонных бус и подвесок, при сочетании с другими цветными стеклами составляло элементы глазков и полосок (анализы № 9, 13, 18, 24, 26, 31,32).

Медный краситель в восстановительной среде образует закись меди (Cu20), которая окрашивает стекла в красно-коричневый цвет различной тональности, причем стекла, окрашенные этим соединением меди, становятся непрозрачными и не требуют специального введения двуокиси олова как глушителя. Но тем не менее во всех изученных красных и коричневых стеклах, окрашенных закисью меди, содержалось олово (анализы № 7, 21, 27, 28, 35). Как компонент-глушитель красно-коричневого стекла двуокись олова была лишней. Не исключена вероятность того, что олово вводилось в стекло не самостоятельно, а одновременно со свинцом, находясь в его сплаве. По всей видимости, именно этим и объясняется увеличенное содержание олова в тех стеклах, где больше свинца, и его отсутствие или малое количество в стеклах с низким содержанием свинца.

Медный краситель в окислительной среде окрашивает стекла окисью меди (CuO) в голубой и синий цвета (анализы № 1, 4, 5, 8, 17, 33), а в присутствии жел¬того свинцового красителя образуется стекло, окрашенное в зеленый цвет (анализы № 2, 3, 16).

На основании изученного материала стеклоделательной мастерской Селитренного городища можно заключить, что в мастерской производили зольные стекла с постоянным составом пяти компонентов:

Na20 — CaO — MgO — А1203 — Si02.

Свинец, вводимый в стекло указанного состава в качестве красителя, образовывал новый химический тип:

РhО — Na20 — CaO — MgO — А1203 — Si02.

Имея в своем распоряжении в качестве красителей свинец и медь, а также постоянно находящиеся в стекле железо и марганец, стеклоделы так изменяли производственные режимы варки стекла, что могли получать бесцветные прозрачные, стекла и окрашенные в красный, желтый, зеленый, синий, коричневый, черный цвета.

Warning: Undefined array key «show_age» in /var/www/u2165507/data/www/arheologija.ru/wp-content/plugins/this-day-in-history/tdih-widget.php on line 22

В этот день:

Дни рождения

1848 Родился Всеволод Федорович Миллер — исследователь эпоса, глава исторической школы русских былиноведов, этнограф, лингвист, литературовед, историк.

Бесцветное стекло | стекло | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Прессованное стекло | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.