الزجاج كما لم تعرفه من قبل - ساينسوفيليا
الزجاج كما لم تعرفه من قبل
إعداد: فاطمة عبدالرحيم علي
مراجعة وتدقيق : د/محمد أمين البهنساوي
الزجاج هو أحد أقدم الأدوات التي صنعها الإنسان وتعددها اليوم ، يمكنك أن تجد الزجاج أينما نظرت: النوافذ الزجاجية في منزلك والمصابيح في غرفتك أو كوب الشرب أو ربما شي أخر ولكن هناك العديد من أنواع الزجاج .
يتم تصنيعها من الرمال غير الشفافة ولكنها شفافة تمامًا ؛ يتصرف كسائل ولكنه ليس سائل ؛ في هذه المقالة ، سنلقي نظرة على ماهية الزجاج في العمق ونفهم الأواني الزجاجية وخصائصها وعمليات التصنيع الخاصة بها.
في بعض الاحيان يقتصر مصطلح الزجاج على المركبات غير العضوية ، قد يكون الزجاج عبارة عن بوليمر عضوي أو بلاستيك أو حتى محلول ما .
فالزجاج هو الاسم الذي يطلق على أي مادة صلبة غير متبلورة (غير بلورية) تعرض تزججًا بالقرب من نقطة انصهارها ،ويرتبط هذا بدرجة حرارة التزجج ، وهي درجة الحرارة التي تصبح فيها المادة الصلبة غير المتبلورة طرية بالقرب من نقطة الانصهار أو يصبح السائل هشًا بالقرب من نقطة التجمد.
التعريف الفيزيائي للزجاج
في الفيزياء ، يُعرَّف الزجاج بأنه أي مادة صلبة تتشكل عن طريق التبريد السريع بالذوبان لذلك الزجاج صلب بحكم التعريف.
أمثلة علي الزجاج
تشمل أمثلة الزجاج زجاج البورسليكات وزجاج الصودا والجير والزجاج الزجاجي. على الرغم من عدم وجود حاجة إلى أن يكون للزجاج تركيبة كيميائية محددة ، فإن الزجاج الأكثر شيوعًا يتكون أساسًا من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2).
كما يمكن إضافة عناصر أو مكونات أخرى إلى الزجاج لتغيير خصائصه ،على سبيل المثال يمكن إضافة الباريوم إلى الزجاج لزيادة معامل انكساره ، يمكن إضافة الحديد لزيادة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء ،و أكسيد السيريوم (IV) هو إضافة تجعل الزجاج يمتص الضوء فوق البنفسجي.
توجد عدة أنواع من الزجاج في الطبيعة وتشمل :
- حجر السج obsidian (زجاج السيليكات البركاني)
- فولجوريت Fulgurites (رمل تم تزججه بضربة صاعقة)
- المولدافيت moldavite (الزجاج الطبيعي الأخضر المحتمل أن يكون ناتجًا عن تأثيرات النيزك)
الزجاج الصناعي يشمل:
- زجاج البوروسيليكات (على سبيل المثال ، Pyrex ، Kimax)
- غراء السمك
- كاس صودا بطعم الليمون
- الكوارتز
- فلورو ألومينات
- ثاني أكسيد التيلوريوم
- البوليسترين
- مطاط للإطارات
- أسيتات البولي فينيل (PVA)
- البولي بروبلين
- بولي كربونات
- بعض المحاليل المائية
- معادن وسبائك غير متبلورة
خصائص الزجاج
بينما قد يحتوي الزجاج على أي من التركيبات الكيميائية المتعددة ، فإن معظم الصيغ تعرض الخصائص التالية:
- ينقل الضوء المرئي: الزجاج بشكل عام شفاف للجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي ومع ذلك ، فإن سطح الزجاج سوف يشتت أو يعكس الضوء.
- هش
- يقاوم التفاعل الكيميائي
- يمكن صبها وتشكيلها وتشكيلها وقذفها
ولكن هناك العديد من التساولات حول الزجاج هل هو سائل أم صلب ؟!
الزجاج مادة صلبة لها شكل وحجم محددان ، غير متبلورة لأن جزيئات ثاني أكسيد السيليكون غير معبأة في شبكة بلورية.
ولكن السبب الذي جعل الناس يعتقدون أن الزجاج قد يكون سائلاً هو أن النوافذ الزجاجية القديمة كانت أكثر سمكًا في الأسفل منها في الأعلى ،وكان الزجاج أكثر سمكًا في بعض الأماكن من البعض الآخر بسبب طريقة صنعه ،كما أنه يتحول إلي سائل عند تسخينه ولكن سرعان ما يتحول إلي ماده صلبة في درجة حرارة الغرفة .
لماذا يصبح الزجاج سائلاً؟
يفتقر الزجاج إلى انتقال طور من الدرجة الأولى ، مما يعني أنه لا يحتوي على حجم وانتروبيا ومحتوى حراري عبر نطاق التزجج وهذا يميز الزجاج عن المواد الصلبة النموذجية ، بحيث يشبه السائل في هذا الصدد.
كما أن التركيب الذري للزجاج مشابه للسائل فائق التبريد حيث يتصرف الزجاج كمادة صلبة عندما يتم تبريده تحت درجة حرارة التزجج .
ثاني أكسيد السيليكون والزجاج
الزجاج الذي تصادفه غالبًا هو زجاج السيليكات ، والذي يتكون أساسًا من السيليكا أو ثاني أكسيد السيليكون ، SiO2 ، وهذا هو نوع الزجاج الذي تجده في النوافذ وأكواب الشرب ،والشكل البلوري له هو الكوارتز وعندما تكون الماده الصلبت غير متبلورية فهي تكون عبارة عن زجاج
كيف يصنع الزجاج؟
لم تتغير صناعة الزجاج كثيرًا منذ اكتشافه في المناطق القديمة من بلاد فارس ومصر.
في هذه الطريقة التقليدية ، يتم تسخين الرمل إلى درجة حرارة قصوى ويُترك ليبرد ويشكل بأي شكل إما بالنفخ والسكب في قوالب مصممة مسبقًا.
هذه عملية سهلة يمكن إضافة الإضافات إليها لتحسين جودة الزجاج وتحسين مظهر الزجاج بألوان مختلفة.
يتم إنتاج الزجاج الحديث بعدة تقنيات على النحو التالي:
- عملية الزجاج العائم : هي عملية يتم فيها وضع الزجاج على سطح المعدن المنصهر، تستخدم هذه العملية لإنشاء نوافذ مسطحة.
- النفخ اليدوي للزجاج : عملية تُستخدم في الغالب لتصنيع أشياء زجاجية وأشياء فنية مخصصة.
- حاويات زجاجية : عملية يتم فيها صنع الزجاج في ثلاث مراحل مختلفة (ذوبان المواد الخام ، النفخ أو صب الزجاج في قوالب الحاوية والتبريد بلمسات نهائية للجودة)
- يمكنك صنع الزجاج عن طريق إذابة رمل السيليكا،كما توجد أيضًا أشكال طبيعية من زجاج السيليكات حيث تؤدي الشوائب أو العناصر والمركبات الإضافية المضافة إلى السيليكات إلى تغيير لون الزجاج وخصائصه الأخرى.
- يتم إنتاج الزجاج الحديث بطريقة ذات سماكة متساوية ، فعندما تنظر إلى النوافذ الزجاجية الحديثة ، فلن ترى أبدًا الزجاج يصبح أكثر سمكًا في الأسفل ، من الممكن قياس أي تغيير في سمك الزجاج باستخدام تقنيات الليزر.
زجاج مصقول
يتم إنتاج الزجاج المسطح المستخدم في النوافذ الحديثة باستخدام عملية الزجاج المصقول ،حيث يطفو الزجاج المصهور على حمام من القصدير المصهور،و يتم تطبيق النيتروجين المضغوط على الجزء العلوي من الزجاج بحيث يكتسب لمسة نهائية ناعمة ،و عندما يتم وضع الزجاج المبرد في وضع مستقيم ، فإنه يحافظ على سمك موحد عبر سطحه بالكامل.
المصادر :_
التعليقات على الموضوع