Tajemnice szkła

Soczewki produkowane ze szkła pozwalają zobaczyć zarówno małe bakterie, jak i odległe gwiazdy. We współcześnie znanych teleskopach już od dawna wykorzystuje się szklane zwierciadła o 8-metrowej średnicy, które są większe niż domy. To nie koniec możliwości wykorzystania szkła. Wystarczy rozpylić na jego powierzchni błyszczące aluminium, aby uzyskać zwierciadło, w którym ujrzymy niemal wszystko.

Jak powstaje szkło?

Szkło to nic innego jak przezroczysta skała. Wskutek wietrzenia skały powstaje piasek. W jego skład wchodzi przede wszystkim dwutlenek krzemu. Aby otrzymać szkło, przez które da się patrzeć, należy ten piasek stopić. Nic nie jest jednak idealne. Produkowanie szkła z samego tylko piasku ma dwie słabe strony. Pierwszą z nich jest temperatura, w jakiej krzemionka ulega topieniu. Wynosi ona nieco ponad 1700 stopni Celsjusza. Wytworzenie takiej temperatury jest jak najbardziej możliwe, ale nie należy to do najtańszych procesów. Drugą wadą jest właściwość stopionego piasku. Jest on wtedy niezwykle lepki, można go przyrównać do wyjątkowo gęstego miodu. Powoduje to niemożność wydostania się pęcherzyków powietrza spomiędzy ziarenek piasku. Pęcherzyki zamknięte wewnątrz szkła powodują, że końcowy produkt jest mniej przejrzysty.

Problem ten został rozwiązany. Kluczowe okazało się dodanie do piasku atomów tlenu. Osłabiają one wiązania chemiczne pomiędzy krzemem a tlenem w cząsteczkach krzemionki. Następnie składniki podawane są procesowi topienia, ale już w znacznie mniejszej temperaturze. Uzyskana ciecz nie jest już taka lepka, a to pozwala na wydostanie się z niej pęcherzyków powietrza.

Wynalezienie szkła

Płomienie wewnątrz rozpalonego ogniska nie przekraczają 700 stopni Celsjusza. W takim przypadku nawet rozpalenie go na plaży, gdzie jak wiadomo, piasku nie brakuje, nie spowoduje, że ten zacznie się topić. Jak już wiecie, potrzebna jest znacznie większa temperatura. Po dziś dzień zagadka dotycząca wynalezienia szkła pozostaje nierozwiązana. Istnieją dwie najbardziej popularne teorie na temat.

Pierwsza zakłada, że szkło zostało wynalezione przypadkiem przy okazji wytapiania metalu. Niektóre z produktów ubocznych, jakie powstają w tym procesie, mają szklisty blask. Istnieje duża szansa, że to właśnie one dały do myślenia ludziom, którzy następnie ruszyli z produkcją prawdziwego szkła. Drugie wyjaśnienie cofa nas do znacznie odleglejszych czasów. Według niektórych uczonych szkło miało powstać już w czasach, w których pieców używano do wypalania glinianych naczyń. Następnie bazując na tym procesie, zmodyfikowano go w stronę produkcji szkła.

To jedna nie ludzie zaczęli pierwsi produkować szkło. Wyprzedziła ich sama natura, która wytwarza je już od milionów lat. Jako przykład naturalnego okazu tego produktu wystarczy podać szkliwo wulkaniczne oraz szkło znajdujące się w niektórych roślinach. Spotkać je można m.in. na czubkach Urtica (dioica). Pod tajemniczą nazwą kryje się... pokrzywa zwyczajna.

Od Egiptu po Wenecję

Najstarsze znane wyroby wykonane w 100% ze szkła znaleziono w jednym z egipskich grobowców. Szklane paciorki mają ponad 4500 lat. Pierwsze szklane naczynia powstały znacznie później. Pochodzą one z czasów XVIII dynastii, a to oznacza, że zostały wytworzone między rokiem 1580 a 1358 p.n.e. Najstarsze techniki produkcji szkła polegały na jego modelowaniu wokół trzpienia z gliny lub piasku, który po zastygnięciu szklanej masy usuwano. Szkło poddane roztopieniu czasami rolowano na centralny trzpień lub owijano go kolorowymi nitkami. Materiałem, z którego starożytni Egipcjanie produkowali szkło był piasek lub pokruszone kamyki.

Wytwarzanie szkła na skalę przemysłową zapoczątkowano w starożytnym Rzymie. Pozwoliło na to odkrycie metody jego wydmuchiwania. Już w roku 400 p.n.e. w oknach pojawiły się pierwsze szklane szyby, zaczęto handlować szklanymi pojemnikami, a prochy skremowanych zmarłych umieszczano w szklanych urnach. Powstały również szklane pamiątki. W Koloseum można było nabyć szklane puchary podpisane imieniem ulubionego gladiatora. Upadek rzymskiego imperium spowodował, że wiedza dotycząca metod produkcji szkła została przejęta przez świat islamu. To tam nastąpił jej ponowny rozkwit. Potrzeba było przełomu tysiącleci, aby ponownie powróciła do Europy. Konkretnie do weneckich wytwórców witraży i rzemieślników. Ze szkła produkowano piękne przedmioty, lecz nikt nie miał jeszcze wtedy świadomości, że jest ono mocniejsze od stali.

Mocniejsze od stali

Jest to prawda, ale jest tak tylko w przypadku spełnienia pewnych warunków. Podczas procesu wytwarzania należy zadbać, aby w szkle nie było żadnych zanieczyszczeń. Ponadto musi się ono znajdować w bardzo wysokiej próżni. Eliminuje się w ten sposób uderzanie o szkło cząsteczek powietrza oraz pary wodnej. W takich warunkach szkło jest jednym z najmocniejszych materiałów, jakie miał okazję poznać człowiek. Chcąc rozerwać szkło, znajdujące się w próżni okaże się, że jest ono 10 razy mocniejsze od większości stopów metali i 50 razy mocniejsze od niskostopowej stali.