Glas

Wat is glas?

Vrijwel alle materialen kennen 3 verschijningsvormen: als vaste stof, als vloeistof en als gas. Verschillen ontstaan door een stof onder een andere temperatuur te brengen. Denk bijvoorbeeld aan water dat bevriest (vaste stof) wanneer het zich onder de 0 graden C. begeeft en overgaat in waterdamp (gas) wanneer het zich boven de 100 graden C. begeeft. Onder ‘normale’ omstandigheden is water vloeibaar. Glas is onder normale omstandigheden een vaste stof met een niet-kristallijne structuur. De meeste vaste stoffen hebben wel een kristalvorm wat inhoudt dat de moleculen netjes gerangschikt zijn. Bij glas zijn de moleculen willekeurig gerangschikt. Glas is een zogenaamd ‘vormloos’ vast materiaal.

De natuurkundige definitie van glas is de volgende: glas ontstaat wanneer een vloeistof afkoelt naar een vaste stof zonder daarbij kristallen te vormen.

Er bestaan 2 hoofdsoorten glas: natuurlijk glas en niet-natuurlijk, door mensen gefabriceerd glas. Er bestaan 3 soorten natuurlijk glas: fulguriet, tektiet en obsidiaan Fulguriet of bliksembuis zijn holle buisjes die bij blikseminslag in een zandrijke bodem ontstaan. Tektiet of inslagglas ontstaat na een meteorietinslag. Tijdens een inslag smelten er stukken gesteente, het materiaal wordt weggeslingerd en een regen van gesmolten materiaal valt terug op de aarde waarbij ze stollen tot een glasachtige massa. Obsidiaan is lavaglas en het wordt dus vulkanisch gevormd. Het kan zwart, bruin of grijs zijn en het kan alleen ontstaan bij snelle afkoeling van lava met een zeer laag watergehalte. Natuurlijk glas representeert ongeveer 1% van al het glas dat we hebben; de rest van het glas wordt geproduceerd.

Fulguriet (Bron: Wikipedia, 2016)

Tektiet (Bron: Wikipedia, 2016)

Obsidiaan (Bron: Wikipedia, 2016)

Zand, soda en kalk zijn de meest gebruikte grondstoffen van door mensen gefabriceerd glas. Zand is hierbij met 75% het hoofdbestanddeel. Om glas homogeen te maken is een nog een andere stof vereist: kalium- of natriumnitraat.  Tot slot worden metalen en metaaloxiden toegevoegd voor het kleuren of juist ontkleuren van het glas.

(Bron: Wikipedia, 2016)

Wat zijn de belangrijkste glassoorten?

  • Soda-kalkglas of natron-kalkglas: 95% van al het gefabriceerde glas is dit soort glas. Het wordt gebruikt voor vensterglas, verpakkingsglas, gloeilampen, glas voor zogenaamd witgoed (koelkasten e.d.),  autoramen en huishoudglas.

(Bron: Wikipedia, 2016)

  • Kaliloodglas: hierin is de soda vervangen door potas. Potas is mengsel van zouten dat hoofdzakelijk uit kaliumcarbonaat bestaat. Potas werd oorspronkelijk gemaakt door houtas op te lossen in water en de gefilterde oplossing in te dampen. Het oplosbare zout dat overbleef werd potas genoemd. De meeste potas wordt nu gewonnen via mijnbouw op een diepte van 1200 meter of meer. Het gewone zand wordt in dit glas vervangen door gezuiverd zilverzand en de kalk door loodmenie. Zilverzand is zand met een laag ijzergehalte. Het bestaat bijna geheel uit kwarts (siliciumdioxide, dat tot de meest voorkomende mineralen op de aardkorst behoort). Loodmenie is een verbinding van lood en zuurstof.

(Bron: Wikipedia, 2016)

  • Borosilicaatglas: in dit glas is soda vervangen door boriumsilicaat. Dit is een zout van boor en kiezelzuur. Boor is een scheikundig element en kiezelzuur wordt verkregen door kwartszand met potas en soda te smelten. Het is een hittebestendig glas, met een langere levensduur dan de meeste andere glassoorten. Het meeste laboratoriumglaswerk is van dit type plas gemaakt en ook koplampen van auto’s.

(Bron: Wikipedia, 2016)

  • Technisch glas: naast de hier bovengenoemde 3 hoofdgroepen bestaat er technisch glas dat voor specifieke doeleinden en met specifieke eigenschappen wordt gefabriceerd. De ontwikkeling van nieuwe glassoorten hangt samen met ontwikkelingen in de ceramische- en metaalindustrie. Vuurvaste materialen worden steeds beter en men is in staat ovens te bouwen die hogere temperaturen kunnen bereiken. Een voorbeeld is kwartsglas. Kwarts is een vorm van siliciumdioxide  (silica) en behoort tot de meest voorkomende mineralen op de aardkorst. Het vertegenwoordigt meer dan 12% van het volume van de aardkorst (onder andere in graniet, zand).Kwarts ontstaat onder andere door kristallisatie bij het afkoelen van een gesmolten silicaatmassa. De grootste kristallen ontstaan door de invloed van heet water op gesteenten. Hierbij lost kwarts in het omringende gesteente op in de vorm van orthokiezelzuur en slaat het neer in holtes en scheuren bij afkoeling van de oplossing. De meest voorkomende vorm van kwarts zand en zandsteen.  Kwarts is sterk, zet weinig uit en kan grote temperatuurverschillen doorstaan,. Kwarts reageert chemisch niet of nauwelijks met bijna alle andere chemicaliën en het verwekingspunt ligt, met 1665°C, hoog. Kwarts kent vele variëteiten. Deze variëteiten worden ingedeeld in twee hoofdgroepen. De eerste betreft de macrokristallijne variëteiten, die uit kristallen bestaan en meestal met het blote oog te zien zijn – bij rozenkwarts is dit bijvoorbeeld niet het geval. Voorbeelden hiervan zijn Amethist, een paarse variëteit van kwarts, en Bergkristal, dat helder en kleurloos is. De tweede hoofdgroep betreft cryptokristallijne variëteiten die uit, voor het oog, onzichtbaar kleine kristallen bestaan. Voorbeelden hiervan zijn Agaat, dat uit gebande chalcedoon (halfedelsteen) bestaat, en Onyx, een zwart-wit gebande agaat. Kwartsglas is gemaakt uit een pure vorm van kwarts. In verhouding tot andere glassoorten is het duur. Misschien komt daarin verandering nu door het gebruik van een sterke laser, de bewerking van kwarts aanmerkelijk goedkoper kan zijn. Kwartslas wordt onder andere gebruikt voor halogeenlampen, ampullen en voor telecommunicatievezels. Een ander voorbeeld van technisch glas is glasceramiek, dat een mengproduct is van glas en ceramiek. Het bevat kristallen die zorgen voor de specifieke eigenschappen waarvan de belangrijkste, en meest bekende, de thermische uitzetting van bijna 0 is. voorbeelden ervan vinden we in de vorm van kookplaten en als openhaardschermen.

(Bron: Wikipedia, 2016)

(Bron: Wikipedia, 2016)

(Bron: Wikipedia, 2016)