Сообщение_на_тему_стекло

Сообщение_на_тему_стекло

«Стекло» сообщение по химии. Доклад

«Стекло» доклад по химии расскажет Вам много полезной информации об этом универсальном материале. Также информация о стекле поможет подготовиться к занятию и углубить свои знания.

Стекло: сообщение по химии

Стекло является самым древним и универсальным по свойствам материалом, которое известно человеку. Об этом свидетельствуют найденные фаянсовые украшения, которые относятся к периоду правления первой фараоновой династии в Египте. О стекле здесь было известно 5 000 лет назад. При археологических раскопках в Месопотамии обнаружили цилиндрическую стеклянную печать, относящуюся к династии Аккада. Ее возраст около 4 000 лет. Также подобные изделия находили в Индии и Японии. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, где и когда появилось стекло.

Как появилось стекло? Легенда

Согласно легенде финикийские купцы, после длительного плаванья, остановились на песчаном берегу, чтобы приготовить пищу. Они сложили из кусков африканской соды очаг для огня. В качестве топлива была взята солома. Когда купцы проснулись утром, чтобы плыть дальше, то обнаружили на своем пепелище небольшой слиток из стекла. Русские мастера овладели секретом производства стекла больше 1000 лет назад. Тогда сырьем для материала служили песок, щелочь и известь. Иногда вместо щелочи использовали соду или золу из растений.

Химический состав стекла

Стекла бывают искусственными и естественными. Естественное стекло образуется в ходе извержения вулкана или когда молния попадает в залежи кварцевого песка. Но этот процесс настолько редкостное явление, что для своих нужд человек научился получать искусственное стекло.

Этот материал является аморфным телом, которое получается путем переохлаждения расплава, состоящего из разнообразных окислов. В зависимости от основного компонента, различают боратные (В203), комбинированные, фосфатные (Р205) и силикатные стекла (SiO2). Самым распространенным считается силикатное стекло. На 70-75% оно состоит из двуокиси кремния (SiO2). Ее получают из кварцевого песка. Второй компонент, придающий стеклу химический блеск и стойкость – это окись кальция. Раньше его добывали из золы деревьев или морских раковин, а сегодня люди знакомы с известняком. Также в состав материала входят оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O), благодаря которым плавится стекло. Если стекло преимущественно состоит из высокой чистоты кремнезема, то оно именуется кварцевым.

Виды стекол

По физическим свойствам выделяют обычные, жаростойкие и цветные стекла. Немного о каждом виде.

  • Обычные стекла

Обычные стекла бывают известково-натриевые, известково-калиевые и известково-натриево-калиевые. Из них изготавливают оконные стекла, посуду. Они обладают высокой термостойкостью и химической стойкостью. Их основной недостаток – хрупкость. Для расширения области применения их в производстве стекла закаливают и получают многослойное стекло – триплекс.

  • Жаростойкие стекла

Их еще называют термостойкими или огнеупорными. Их используют для изготовления особых изделий – жаростойкой посуды, установок для химического машиностроения. К ним относят лабораторное стекло, боросиликатное стекло и ситаллы. Жаростойкие стекла характеризуются высокой антикоррозийной стойкостью, теплостойкостью.

  • Цветные стекла

В такие стекла после их застывания (когда они имеют желтовато-зеленый или голубовато-зеленый оттенок) добавляются разные оксиды металлов. В процессе варки они изменяют структуру стекла и его цвет. Из таких материалов делают посуду, художественные изделия, витражи.

Как изготавливают стекло?

В промышленности стекло производится в процессе варки. Сырье имеет название шихты. Стеклодувы доводят его до высоких температур и расплавляют. После нагревания нужно расплавленный материал охладить с особой температурой и скоростью для того, что оно застыло, так как надо. Самая важная задача состоит в том, чтобы не дать ему закристаллизоваться. Иначе стекло не будет таким ровным и гладким. Готовое стекло обладает пределом прочности, упругостью, плотностью, твердостью, хрупкостью, теплопроводностью и своей температурой плавления.

Надеемся, что сообщение по химии на тему «Стекло» помогло Вам подготовиться к занятию. А сообщение о стекле Вы можете расширить через форму комментариев ниже.

Как и из чего делают стекло? Описание, фото и видео

Человек ежедневно сталкивается со стеклянными изделиями. Стекло почти волшебный предмет – с одной стороны прозрачное, с другой материальный объект. Вещество будет прозрачным, когда фотоны (кванты света) проходят сквозь него, не поглощаясь. Но почему-то далеко не каждому приходит в голову мысль – как и из чего делают стекло? Как происходит процесс?

Интересные факты:

  • Чтобы стекло разложилось, понадобится миллион лет.
  • Стекло перерабатывается без потери качества.
  • Самое толстое стекло в мире – это 26 см экран сиднейского аквариума.

Из чего делают стекло?

Для изготовления стекла мастера берут: кварцевый песок (основная составляющая); известь; сода;

Как делают стекло?

Вначале кварцевый песок, соду и известь нагревают в специальной печи до температуры 1700 градусов выше нуля. Песчинки соединяются между собой, после гомогенизируются (превращается в однородную субстанцию), газ удаляется. Масса «окунается» в расплавленное олово с температурой выше 1000 градусов, которая плавает на поверхности из-за более низкой плотности. Чем меньше масса, попадающая в ванну с оловом, тем тоньше будет стекло на выходе.

Изготовление стекла

Завершающим штрихом является постепенное охлаждение. Субстанцию помещают в специальный конвейер, где охлаждают до температуры 250 градусов выше нуля. Почему стекло прозрачное можно прочитать тут.

Интересные факты:

  • Самое дорогим в мире считается Муранское стекло. Изделия из него стоят миллионы долларов. Венеция с древних времен славилась изготовлением качественного стекла. Достоверно известно, что в XIII веке правительство государства перенесло производство на крупный остров Мурано, и мастерам было категорически запрещено покидать его. Наказание – смертельный приговор. Кроме того, для туристов или других жителей Венеции также вход на остров был закрыт. Такие жесткие меры позволили сохранить тайну производства.
  • Одним из самых интересных психических заболеваний Средневековья является «стеклянная болезнь». Человек при таком расстройстве думал, что сделан из стекла, и боялся разбиться. Таким недугом страдал французский король Шарль VI. Монарх носил всегда несколько слоев одежды и запрещал к себе прикасаться.

Какие функции выполняют сода и известь в процессе производства?

Сода помогает уменьшить температуру плавления в 2 раза. Если ее не добавить, песок будет очень сложно расплавить, и соответственно – соединить отдельные песчинки между собой. Известь нужна, что бы масса стойко переносила воду. Если бы ее не было в составе, окно, например, растворилось бы сразу после первого дождя, а стакан лопнул после соприкосновения с водой.

Читайте также:  Почему_квашеные_овощи_хранят_при_низкой_температуре

Интересные факты:

  1. Китай не производил стекло более 500 лет – с XIV по XIX века. Сейчас государство – один из лидеров производства, и контролирует треть мирового стеклянного рынка.
  2. 1994 год стал крайне активным в плане переработки стекла в США. Если выложить в одну линию все переработанные за тот год стеклянные изделия, получится своеобразная «дорога» на Луну.

Как получается цветное стекло?

Стекло производят не только бесцветное. Чтобы получить цветное изделие, в печь для плавления, помимо основных компонентов, добавляют химические соединения:

  1. Оксиды железа дают стеклу насыщенный красный оттенок.
  2. Оксиды никеля – коричневый, фиолетовый (в зависимости от количества).
  3. Чтобы получить ярко-желтый оттенок, добавьте к песку, соде и извести оксиды урана.
  4. Хром делает стекло зеленым.

Производство стекла

История изготовления стекла. Изучение основ современных технологий получения стекла. Химические и физические способы обесцвечивания стекла. Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы. Виды кварцевого стекла, используемого в стекловарении.

Рубрика Химия
Вид доклад
Язык русский
Дата добавления 26.06.2012
Размер файла 21,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: «Производство стекла»

1. История изготовления стекла 3

2. Применение стекла в быту и его обработка 4

4. Производство стекла 7

1. История изготовления стекла

История стекла уходит в глубокую древность. Известно, что в Египте и Месопотамии его умели делать уже 6000 лет назад. Вероятно, стекло начали изготавливать все же позже, чем первые керамические изделия, так как для его производства требовались более высокие температуры, чем для обжига глины. Если для простейших керамических изделий было достаточно только глины, то в состав стекла необходимо минимум три компонента.

Изделия из стекла так же, как и из керамики, практически не подвергаются атмосферным воздействиям и хорошо сохраняются даже под слоем земли. Они донесли до нас бесценную информацию об уровне культуры и техники древних народов. Благодаря стеклу до нашего времени дошли величайшие художественные произведения различных эпох культуры человечества. Первый стекольный завод в России был построен в 1636 г. близ г. Воскресенска под Москвой.

В России изготовление стекла и смальты восходит к временам Киевской Руси. Художественные изделия с применением золочения изготовляются при дворе Алексея Михайловича(завод в подмосковном Измайлове, построенный в 1668). Новый уровень производства стекла был достигнут после постройки по личному распоряжению Петра I Императорского хрустального и стекольного завода в Москве, впоследствии переведенного в Петербург. Русское стекло и хрусталь на уровне последних мировых достижений выпускались с 18 века на заводах купцов Мальцовых — Дятьковском и Гусевском хрустальном. Здесь была также самостоятельно открыта и техника производства рубинового стекла.

Силикаты, соли кремниевых кислот. Примеры — каолинит Al4[Si4O10](OH)8, топаз Al2(SiO4)F2. Многие важные промышленные материалы — керамика, кирпич, цемент, бетон, огнеупоры, стекло — в основном состоят из силикатов.

Силикатные краски, краски на основе жидкого стекла. Применяются главным образом в строительстве для получения долговечных покрытий по штукатурке, кирпичу, бетону, камню.

2. Применение стекла в быту и его обработка

Главный потребитель стекла в настоящее время — строительная индустрия. Больше половины всего вырабатываемого стекла приходится на оконное для остекления зданий и транспортных средств: автомашин, железнодорожных вагонов, трамваев, троллейбусов. Кроме того, стекло используют в качестве стенового и отделочного материала в виде пустотелых кирпичей, блоков из пеностекла, а также облицовочных плиток. Примерно треть производимого стекла идет на изготовление сосудов различного типа и назначения. Это прежде всего стеклянная тара — бутылки и банки. В большом количестве стекло расходуется на изготовление столовой посуды. Стекло пока незаменимо для производства химической посуды. В довольно большом количестве из стекла изготавливают вату, волокно и ткани для тепловой и электрической изоляции.

Относительная дешевизна стеклянных строительных материалов обусловливается широким распространением, а следовательно, доступностью и дешевизной сырья. Расплавленное стекло является удобным материалом для формования в изделия механизированным способом. Стекло хорошо поддается механической обработке. Это также снижает стоимость стеклянных изделий. Стекло пилят так же, как дерево, но для этого в кромку дисковой пилы зачеканивают алмазный или иной твердый порошок. Его можно сверлить обыкновенными стальными сверлами, применяя специальную смачивающую жидкость. Стекло колют на куски при помощи простого инструмента, напоминающего колун для дров, но действующим не ударом, а постепенно нарастающим усилием.» Стекло можно обрабатывать на токарном станке резцами из особо твердой стали, вытачивая фигурные колонки так же, как из дерева или металла. Стекло шлифуют и полируют, применяя обычные абразивные порошки, инструменты и методы, давно известные и широко используемые в металлообрабатывающем производстве. Стекло можно сварить из одного кварцевого песка, химическая формула которого SiO2. Однако для этого нужна очень высокая температура (выше 1700°С). Получение таких температур в печах промышленного типа связано с большими трудностями. Обычные печи, в которых используются твердое, жидкое или газообразное топливо, для этого не годятся. Для плавления кварцевого песка применяют электрические печи специального устройства или горелки, в которых сжигается водород в токе кислорода. Расплавленный кварцевый песок представляет собой столь густую и вязкую массу, что из нее трудно удалить воздушные пузырьки и придать изделиям нужную форму.

Читайте также:  Венецианская_штукатурка_на_стенах_фото

В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в которых общее количество загрязнений не превышает 2—3 %. Особенно нежелательно присутствие железа, которое даже в ничтожных количествах (десятые доли %) окрашивает стекло в зеленоватый цвет. Если к песку добавить соду Na2CO3, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200—300°). Такой расплав будет иметь менее вязкий (пузырьки легче удаляются при варке, а изделия легче формуются). Но такое стекло растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания стеклу нерастворимости в воде в него вводят третий компонент — известь, известняк, мел. Все они характеризуются одной и той же химической формулой — СаСОз.

3. Состав стекла

химический стекло кварцевый песок

Стекло, твердый аморфный прозрачный в той или иной области оптического диапазона (в зависимости от состава) материал, полученный при переохлаждении расплава, содержащего стеклообразующие компоненты (оксиды Si, B, Al, P и т. д.) и оксиды металлов (Li, K, Mg, Pb и т. д.). Наиболее распространено силикатное стекло.

Стекло, исходными компонентами шихты которого является кварцевый песок, сода и известь, называют натрий-кальциевым. Оно составляет около 90 % получаемого в мире стекла. При варке карбонат натрия и карбонат кальция разлагаются в соответствии с уравнениями:

Na2CО3 Na2 О+CО2

В результате в состав стекла входят оксиды SiО2, Na2О и СаО. Они образуют сложные соединения — силикаты, которые являются натриевыми и кальциевыми солями кремниевой кислоты.

В стекло вместо Na2О с успехом можно вводить К2О, а СаО может быть заменен MgO, РbО, ZnO, BaO. Часть кремнезема можно заменить на оксид бора или оксид фосфора (введением соединений борной или фосфорной кислот). В каждом стекле содержится немного глинозема АlО3, попадающего из стенок стекловаренного сосуда. Иногда его добавляют специально. Каждый из перечисленных оксидов обеспечивает стеклу специфические свойства. Поэтому, варьируя этими оксидами и их количеством, получают стекла с заданными свойствами. Напри-мер, оксид борной кислоты В2О3 приводит к понижению коэффициента теплового расширения стекла, а значит, делает его более устойчивым к резким температурным изменениям. Свинец сильно увеличивает показатель преломления стекла. Оксиды щелочных металлов увеличивают растворимость стекла в воде, поэтому для химической посуды используют стекло с малым их содержанием.

4. Производство стекла

Основным сырьем для производства стекла является сода. Сода — сырье относительно дорогое и имеющее огромный спрос со стороны различных отраслей народного хозяйства. Поэтому в качестве источника Na2O при варке стекла используют также природный минерал Na2SO. Однако в этом случае варка стекла требует более высоких температур. Кроме того, в шихту необходимо вводить уголь для восстановления серы в соответствии с уравнением

2Na2SO + С 2Na2O + 2SO2 + СО2

При варке стекла первым плавится оксид щелочного металла, после чего в этом расплаве начинают растворяться зерна кварца и известняка, вступая в химическое взаимодействие. Поэтому чем больше в стекле оксидов щелочных металлов, тем при меньших температурах оно плавится. В Древнем Египте, когда техника получения высоких температур была несовершенна, в стеклоделии преобладали рецепты с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов (до 30 %) и малым содержанием извести (около 3—5%). В эллинистическую эпоху, с усовершенствованием техники получения высоких температур, содержание оксидов щелочных металлов снижается до 16—17 %, а извести повышается до 10 %. Естественно, что такие стекла стали более стойкими к воде. В настоящее время варка стекла проводится при температуре 1400—1500°С в течение нескольких часов. Процесс варки стеклоделы делят на три стадии: провар шихты, осветление (удаление «мошки» и «свилей»), студка — осторожное охлаждение.

Мошкой стеклоделы называют мелкие пузырьки газа, распределенные по всей массе стекла. Ее удаление из жидкой массы производят «бурлением» при помощи деревянной чурки или обыкновенного сырого картофеля. Помещенные в жидкое стекло, они дают обильное выделение газов, которые и очищают от мошки всю массу. Ее наличие в изделиях считается браком. Мошка особенно недопустима в оптических стеклах.

Стекольным свилем называют нитеобразные потоки, подобные тем, которые можно наблюдать в процессе растворения сахара в воде при медленном перемешивании. Свиль — это видимая граница двух соседних участков стекольной массы. Наличие свилей свидетельствует о плохой перемешанности стекольной массы при варке, т. е. о его низком качестве.

Читайте также:  Как_сажать_цветок_рябчик

Охлаждение стекла, а точнее изделия из него проводят медленно, чтобы избежать в нем напряжений. При быстром охлаждении стекла поверхностные слои тела затвердевают и могут иметь температуру, близкую к комнатной, а внутренние части, вследствие низкой теплопроводности, могут иметь температуру до 1000 °С. Поскольку внутренние части при охлаждении сжимаются, а наружные уже не уменьшаются в размере, в них возникают высокие поверхностные сжимающие напряжения. Внутренние слои, наоборот, испытывают высокие растягивающие напряжения. Такое стеклянное тело называют «закаленным». Закаленное стекло обладает высокой механической прочностью. Однако у него есть и недостатки. При нарушении поверхностного слоя (например, нанесение царапины), т. е. при нарушении сжимающих и растягивающих сил, закаленное стекло разлетается вдребезги.

При медленном охлаждении стеклянного тела растягивающие и сжимающие напряжения не возникают. Такое стекло называют «отожженным». Мелкие изделия, например столовая посуда, отжигаются (охлаждаются) в течение нескольких часов. Крупные и прецизионные изделия, например линзы астрономических объективов диаметра 1 м и более, отжигаются в течение нескольких месяцев.

Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов некоторых металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. Такие стекла называют золотым и медным рубином соответственно. Серебро в коллоидном состоянии окрашивает стекло в желтый цвет. Хорошим красителем является селен. В коллоидном состоянии он окрашивает стекло в розовый цвет, а в виде соединения CdS * 3CdSe — в красный. Такое стекло называют селеновым рубином. При окраске оксидами металлов цвет стекла зависит от его состава и от количества оксида-красителя. Например, оксид кобальта (II) в малых количествах дает голубое стекло, а в больших — фиолетово-синее с красноватым оттенком. Оксид меди (II) в натрий-кальциевом стекле дает голубой цвет, а в калиево-цинковом — зеленый. Оксид марганца (II) в натрий-кальциевом стекле дает красно-фиолетовую окраску, а в калиево-цинковом—сине-фиолетовую. Оксид свинца (II) усиливает цвет стекла и придает цвету яркие оттенки.

Бутылочное стекло низкого сорта, как правило, имеет окраску, которая зависит от присутствия в нем ионов Fe 2+ и Fе3+. Стекольное сырье трудно очищается от железа и поэтому в дешевых сортах оно всегда присутствует. Ионы Fe2+ хорошо поглощают лучи света с длиной волны примерно 600 ммк (желтые и красные) и, следовательно, окрашивают стекло в дополнительный голубой цвет. Ионы Fe3+ поглощают лучи с длиной волны 500 ммк (синие и фиолетовые), окрашивая стекло в желтоватый цвет. Важно отметить, что ионы Fe2+ в области видимого света имеют удельное поглощение, примерно в 10 раз большее, чем ионы Fe3+. Поскольку в стекле одновременно содержатся как ионы Fe2+, так и ионы Fe3+, они и придают стеклу зеленоватую окраску (бутылочный цвет).

Существуют химические и физические способы обесцвечивания стекла. В химическом способе стремятся все содержащееся железо перевести в Fe3+. Для этого в шихту вводят окислители — нитраты щелочных металлов, диоксид церия СеО2, а также оксид мышьяка (III) Аs2Оз и оксид сурьмы (III) Sb2Oз. Химически обесцвеченное стекло лишь слегка окрашено (за счет ионов Fe3+) в желтовато-зеленоватый цвет, но обладает хорошим светопропусканием. При физическом обесцвечивании в состав стекла вводят «красители», т. е. ионы, которые окрашивают его в дополнительные тона к окраске, создаваемой ионами железа, — это оксиды никеля, кобальта, редкоземельных элементов, а также селен. Диоксид марганца МпО2 обладает свойствами как химического, так и физического обесцвечивания. В результате двойного поглощения света стекло становится бесцветным, но его светопропускание понижается. Таким образом, следует различать светопрозрачные и обесцвеченные стекла, поскольку эти понятия различны.

Окрашенное стекло иногда предохраняет содержимое бутылок от нежелательного фотохимического воздействия. Поэтому окраску бутылочного стекла иногда специально усиливают.

Одним из важнейших свойств стекла является прозрачность. Однако в ряде случаев стеклу специально придают непрозрачность путем его «глушения». Это процесс, в результате которого стекло становится непрозрачным. Вещества, способствующие помутнению стекла, называют глушителями. Глушение происходит вследствие распределения по всей массе стекла мельчайших кристаллических частиц. Они представляют нерастворившиеся частицы глушителя или частицы, выделившиеся из жидкой массы при охлаждении стекла. Эти частицы обычно прозрачны, но их показатель преломления отличается от показателя преломления стекла. Поэтому падающий на них луч отклоняется от прямолинейного направления и стекло перестает быть прозрачным. В далеком прошлом в качестве глушителей стекла использовали костяную муку, содержащую фосфат кальция Са3(РO4)2, а также оксиды олова SnO, мышьяка Аs2O3 и сурьмы Sb2О3. В настоящее время для этой цели применяют криолит Na3[AlF6], плавиковый шпат CaF2 и другие фторидные соединения.

Сильно заглушенное стекло (белого цвета) называют молочным. Для его изготовления чаще всего используют криолит. Молочное стекло используют главным образом для изготовления осветительной арматуры.

1. Качалов Н. Стекло. М., 1959.

2. Шелковников Б. Русское художественное стекло. Л., 1969.

3. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас. — М., 1999.

4. Детская энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001 год.

Ссылка на основную публикацию
Современные_картинки_на_обои
Бесплатные качественные фото · FonWall Бесплатные фото высокого качества Добро пожаловать на Fonwall! Мы собрали для вас только лучшие фотографии,...
Смягчить_воду_в_квартире
Фильтры для смягчения воды: разновидности, устройство и тонкости выбора Фильтр для смягчения воды используется, когда нужно снизить уровень жесткости. Его...
Снасть_на_карася_смерть_карася
Устройство и использование убийцы карася Многие рыболовы, практикующие ловлю на донку, все чаще применяют снасть – «убийца карася». Такое необычное...
Современные_кухни_минимализм_фото
Дизайн кухни в стиле минимализм: 60 фото интерьеров Строгий интерьер, в котором каждая вещь находится на своем месте — превосходное...
Adblock detector