Как на самом деле производится стекло

Согласно распространенному заблуждению, стекло производится довольно просто: нужно всего лишь нагреть песок. И да, его действительно разогревают — но это лишь малая часть процесса.

Для того, чтобы превратить песок в стекло, сначала его нужно расплавить и перевести в жидкое состояние, а для этого необходимо накалить материю до невероятно высокой температуры — примерно 1 700 градусов Цельсия. Ракеты, повторно входящие в атмосферу Земли, разогреваются до сравнимой отметки.

Песок, используемый для производства стекла, состоит из маленьких гранул кварцевых кристаллов. Когда их молекулы нагреваются до достаточно высоких температур, песок теряет свою кристаллическую структуру и плавится. После этого они остывают, но приобретают совершенно иную, промежуточную структуру, находясь где-то между жидким и твердым состояниями. Песок становится аморфно твердым — это означает, что он сочетает твердую кристаллическую структуру и молекулярную непредсказуемость жидкости.

Химический состав песочной смеси может повлиять на свойства стекла. Некоторые материалы и химикаты, например, способны изменить цвет стекла. Помимо этого, свойства конечного продукта меняются в зависимости от производственных условий и методов, при помощи которых стекло получит свою новую форму. Скажем, для повышения прочности некоторые производители используют процедуру термической закалки, быстро нагревая и охлаждая стекло. Однако того же эффекта можно добиться химическим методом ионного обмена, который сделает поверхность стекла более прочной.

Тип стекла, который знаком подавляющему большинству людей, называется силикатным стеклом: его производят из смеси соды, известняка и песка. Да, технически, стекло можно создать, просто нагрев и охладив кремний, однако производство силикатного стекла — чуть более сложный процесс. Из-за присутствия соды температура плавления песка снижается, что позволяет превратить его в стекло при менее высоких температурах и сэкономить энергию на производстве. В то же время, сода уменьшает химическую прочность состава: он может раствориться при контакте с другими жидкостями.

Именно поэтому к смеси веществ также добавляется известняк — он выполняет роль стабилизатора. Когда сочетание песка, соды и известняка нагревается, его можно охладить и разлить по формам для самых разных целей.