Скло основні властивості і характеристики

З давніх-давен для освітлення і додання житловому приміщенню затишку робили вікна. Атак як скло було великою рідкістю, то замість нього використовувалися інші матеріали. На щастя, в даний час скло не рідкість: його використовують скрізь і для різних цілей. Причому купити можна не тільки звичайне віконних скло, але і кольорове для виготовлення вітражів.

Всі тверді тіла ділять на кристалічні і аморфні. Останні мають властивість плавитися при досить високій температурі. На відміну від кристалічних тіл вони мають структуру лише з невеликими ділянками впорядковано з'єднаних іонів, причому ці ділянки з'єднані між собою так, що утворюють асиметрію.

В науці (хімія, фізика) склом прийнято називати все аморфні тіла, які утворюються в результаті переохолодження розплаву. Ці тіла внаслідок поступового збільшення ступеня в'язкості виявляються наділеними всіма ознаками твердих тіл. Вони також мають властивість зворотного переходу з твердого в рідкий стан.

Склом в повсякденному житті називають прозорий крихкий матеріал. Залежно від того чи іншого компонента, що входить до складу вихідної скломаси, в промисловості розрізняють наступні види скла: силікатні, боратного, боросилікатниє, алюмосилікатні, бороалюмосілікатние, фосфатні і інші.

Як і будь-яке інше фізичне тіло, скло має низку властивостей.

Фізичні та механічні властивості скла

Щільність стекол залежить від компонентів, що входять до їх складу. Так, стекломасса, в великих кількостях включає оксид свинцю, більш щільна в порівнянні зі склом, що складається крім інших матеріалів і з оксидів літію, берилію або бору. Як правило, середня щільність стекол (віконне, тарне, сортове, термостійкий) коливається від 2,24 × 10 в кубі - 2,9 × 10 в кубі кг / м3. Щільність кришталю дещо більше: від 3,5 х 10 в кубі - 3,7 х 10 в кубі кг / м3.

При цьому ступінь міцності того чи іншого виду скла залежить від хімічної речовини, що входить до його складу.

Більш міцні скла, що включають в свій склад оксиди кальцію або бору. Низькою міцністю відрізняються скла з оксидами свинцю і алюмінію.

Межа міцності скла на розтягування становить всього 35-100 МПа. Ступінь міцності скла на розтягування в більшій мірі залежить від наявності різних дефектів, що утворюються на його поверхні. Різні пошкодження (тріщини, глибокі подряпини) значно знижують величину міцності матеріалу. Для штучного збільшення показника міцності поверхню деяких скловиробів покривають кремнийорганической плівкою.

Крихкість - механічна властивість тел руйнуватися під дією зовнішніх сил. Величина крихкості скла в основному залежить не від хімічного складу утворюють його компонентів, а в більшій мірі від однорідності скломаси (що входять до його складу компоненти повинні бути бездомішкового, чистими) і товщини стінок скловироби.

Твердістю позначають механічне властивість одного матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердого. Визначити ступінь твердості того чи іншого матеріалу можна за допомогою спеціальної таблиці-шкали, що відображає властивості деяких мінералів, які розташовані по зростаючій, починаючи з менш твердого, тальку, твердість якого взята за одиницю, і закінчуючи самим твердим - алмазом з твердістю в 10 умовно прийнятих одиниць.

Часто твердість скла «вимірюють» за допомогою шліфування, використовуючи так званий метод визначення абразивної твердості. В такому випадку її величина встановлюється в залежності від швидкості відшарування одиниці поверхні скловироби при певних умовах проведення шліфування.

Ступінь твердості того чи іншого виду скла в основному залежить від хімічного складу входять до його складу. Так, використання при створенні скломаси оксиду свинцю значно знижує твердість скла. І, навпаки, силікатні скла досить погано піддаються механічній обробці.

Теплоємністю називають властивість тел приймати і зберігати певну кількість теплоти при будь-якому процесі без зміни стану.

При виготовленні скловиробів слід пам'ятати про те, що аморфні тіла, що володіють низькою теплоємністю, остигають значно повільніше, ніж тіла з високим показником теплоємності. У таких тел спостерігається також збільшення кількості теплоємності з підвищенням зовнішньої температури. Причому в рідкому стані цей показник зростає трохи швидше. Це характерно і для стекол різних типів.

Теплопровідність. Таким терміном в науці позначають властивість тел пропускати через себе теплоту від однієї поверхні до іншої, за умови, що у останніх різна температура.

Відомо, що скло погано проводить тепло (до речі, ця властивість широко використовується в будівництві будівель). Рівень його теплопровідності в середньому становить 0,95-0,98 Вт / (м х К). Причому наболее високий показник теплопровідності відзначений у кварцового скла. Зі зменшенням частки оксиду кремнію в загальній масі скла або при заміні його на будь-яке інше речовина рівень теплопровідності знижується.

Температура початку розм'якшення - це така температура, при якій тіло (аморфне) починає розм'якшуватися і плавитися. Найтвердіша - кварцове - скло починає деформуватися тільки при температурі 1200-1500 ° С. Інші типи стекол розм'якшуються вже при температурі 550-650 0С. Ці показники важливо враховувати при різних роботах зі склом: в процесі видування виробів, при обробці країв цих виробів, а також при термічній полірування їх поверхонь.

Величина температури початку плавлення того чи іншого сорту і виду скла визначається хімічним складом компонентів. Так, тугоплавкі оксиди кремнію або алюмінію підвищують температурний рівень початку розм'якшення, а легкоплавкі (оксиди натрію і калію), навпаки, знижують.

Теплове розширення. Цим терміном прийнято позначати явище розширення розмірів того чи іншого тіла під впливом високих температур. Цю величину дуже важливо враховувати при виготовленні скловиробів з різними накладками по поверхні. Матеріали для оздоблень слід підбирати так, щоб величина їх теплового розширення відповідала тим же показником скломаси основного вироби.

Коефіцієнт теплового розширення скла прямо залежить від хімічного складу вихідної маси. Чим більше в стекломассе лужних оксидів, тим вище показник температурного розширення, і, навпаки, присутність в склі оксидів кремнію, алюмінію і бору знижує цю величину.

Термостійкість визначається здатність скла не піддаватися корозії і руйнування в результаті різкої зміни зовнішньої температури. Цей коефіцієнт залежить не тільки від хімічного складу маси, а й від розміру вироби, а також від величини тепловіддачі на його поверхні.

Оптичні властивості скла

Заломлення світла - так в науці називають зміну напрямку світлового променя при його проходженні через кордон двох прозорих середовищ. Величина, що показує преломлніе світла скла, завжди більше одиниці.

Віддзеркалення світла - це повернення світлового променя при його падінні на поверхню двох середовищ, що мають різні показники заломлення.

Дисперсія світла - розкладання світлового променя в спектр при його переломленні. Величина дисперсії світла скла прямо залежить від хімічного складу матеріалу. Наявність в стекломассе важких оксидів збільшує показник дисперсії. Саме цією властивістю і пояснюється явище так званої гри світла в кришталевих виробах.

Поглинанням світла визначають здатність тієї чи іншої середовища зменшувати інтенсивність проходження світлового променя. Показник поглинання світла стекол невисокий. Він збільшується лише при виготовленні скла із застосуванням різних барвників, а також спеціальних методів обробки готових виробів.

Розсіювання світла - це відхилення світлових променів в різних напрямках. Показник розсіювання світла залежить від якості поверхні скла. Так, проходячи крізь шорстку поверхню, промінь частково розсіюється, і тому таке скло виглядає напівпрозорим. Це властивість, як правило, використовують при виготовленні скляних абажурів для ламп і плафонів для світильників.

Хімічні властивості скла

Серед хімічних властивостей необхідно особливо виділити хімічну стійкість скла і виробів з нього.

Хімічну стійкість в науці називають здатність того чи іншого тіла не піддаватися впливу води, розчинів солей, газів і вологи атмосфери. Показники хімічної стійкості залежать від якості скломаси і впливає агента. Так, скло, що не піддається корозії при дії води, може деформуватися при впливі лужних і сольових розчинів.

Схожі статті