This post is also available in: Engels Frans Duits Italiaans Pools Portugees, Portugal Spaans

Glas

Glas is een amorf (niet-kristallijn) vast materiaal. Glazen zijn meestal broos en optisch transparant. De meest bekende glassoort, die al eeuwenlang in ramen en drinkbekers wordt gebruikt, is natronkalkglas, samengesteld uit ongeveer 75% silica (SiO ₂ ) met toevoeging van natriumoxide (Na ₂ O) uit natriumcarbonaat, kalk (CaO ), en een aantal kleine toevoegingen.

Optische eigenschappen

Glas wordt wijdverbreid gebruikt, grotendeels vanwege de productie van glassamenstellingen die transparant zijn voor zichtbare golflengten van licht. Daarentegen laten polykristallijne materialen in het algemeen geen zichtbaar licht door. De individuele kristallieten kunnen transparant zijn, maar hun facetten (korrelgrenzen) reflecteren of verstrooien licht, wat resulteert in diffuse reflectie. Glas bevat niet de interne onderverdelingen die horen bij korrelgrenzen in polykristallen, dus het verstrooit het licht niet op dezelfde manier als een polykristallijn materiaal. Het oppervlak van een glas is vaak glad – tijdens glasvorming worden de moleculen van de onderkoelde vloeistof niet gedwongen om zich in starre kristalgeometrieën te plaatsen. De moleculen kunnen oppervlaktespanning volgen, wat een microscopisch glad oppervlak oplegt. Deze eigenschappen, die glas zijn helderheid geven, kunnen behouden blijven, zelfs als glas gedeeltelijk lichtabsorberend of gekleurd is.

Glas kan licht breken, reflecteren en doorlaten volgens de principes van geometrische optica. Gewoon glas heeft een brekingsindex van 1,5. Volgens de Fresnel-vergelijkingen is de reflectiviteit (de hoeveelheid licht die wordt gereflecteerd door het lucht-glas-interface) van een glasplaat ongeveer 4% per oppervlak (bij normale inval in lucht). Dit betekent dat de hoeveelheid licht die door een glasoppervlak wordt doorgelaten (de doorlaatbaarheid) 96% is. De doorlaatbaarheid van een glaselement met twee oppervlakken is ongeveer 92%.

Glas vindt ook toepassing in de opto-elektronica voor lichtdoorlatende optische vezels.

Kleur

Kleur in glas kan worden verkregen door elektrisch geladen ionen toe te voegen die homogeen verdeeld zijn, of door fijn verdeelde deeltjes neer te slaan (zoals in fotochrome glazen). Gewoon natronkalkglas lijkt met het blote oog kleurloos als het dun is, hoewel ijzer(II)oxide (FeO)-onzuiverheden tot 0,1 gew.% een groene tint geven. Dit wordt gezien in dikke stukken of met behulp van wetenschappelijke instrumenten. Mangaandioxide kan in kleine hoeveelheden worden toegevoegd om de groene tint van ijzer(II)oxide te verwijderen. FeO- en _Cr203– toevoegingen kunnen worden gebruikt voor de productie van groene flessen. Zwavel wordt samen met koolstof en ijzerzouten gebruikt om ijzerpolysulfiden te vormen en amberkleurig glas te produceren, variërend van geelachtig tot bijna zwart. Een glassmelt kan ook een amberkleur krijgen door een reducerende verbrandingsatmosfeer.

Bij gebruik in kunstglas of studioglas wordt glas gekleurd met behulp van streng bewaakte recepten die specifieke combinaties van metaaloxiden, smelttemperaturen en ‘kooktijden’ omvatten. Het meeste gekleurde glas dat op de kunstmarkt wordt gebruikt, wordt in grote hoeveelheden vervaardigd door leveranciers, hoewel er enkele glasmakers zijn die hun eigen kleur kunnen maken van grondstoffen.

Kwarts

Kwarts is een overvloedig mineraal in de continentale korst van de aarde. Het bestaat uit een continu raamwerk van SiO₄silicium-zuurstoftetrahedra. Elk zuurstofatoom wordt gedeeld door twee tetraëders, wat een algemene formule van SiO ₂ geeft. Er zijn veel verschillende soorten kwarts, waarvan verschillende halfedelstenen.

Fysieke eigenschappen

Vanwege zijn overvloed en hoge thermische en chemische stabiliteit wordt kwarts veel gebruikt in veel grootschalige toepassingen – schuurmiddelen, gieterijmaterialen, keramiek en cement. Kwartskristallen hebben piëzo-elektrische eigenschappen. Piëzo-elektriciteit is het vermogen om een elektrisch potentiaal te ontwikkelen bij het uitoefenen van mechanische spanning. Een vroeg gebruik van deze eigenschap van kwartskristallen was in grammofoonpickups, waar de mechanische beweging van de stylus in de groef een proportionele elektrische spanning genereert door spanning in een kristal te creëren.

Tegenwoordig is een kristaloscillator een algemeen piëzo-elektrisch gebruik voor kwarts: de trillingsfrequentie van het kristal wordt gebruikt om een elektrisch signaal met een zeer nauwkeurige frequentie te genereren. Dit wordt gebruikt in veel moderne elektronische apparaten (polshorloges, klokken, radio’s, computers, mobiele telefoons) om de tijd bij te houden of om een stabiel kloksignaal te leveren voor digitale circuits.

Kleur

Zuiver kwarts, traditioneel bergkristal genoemd (ook wel helder kwarts genoemd), is kleurloos en transparant of doorschijnend. Veel voorkomende gekleurde variëteiten zijn citrien, rozenkwarts, amethist, rookkwarts en melkkwarts.

De cryptokristallijne (kristallen nauwelijks zichtbaar onder de microscoop) variëteiten zijn ofwel doorschijnend of grotendeels ondoorzichtig, terwijl de transparante variëteiten de neiging hebben macrokristallijn te zijn (grote kristallen die op zicht te herkennen zijn). Chalcedoon is een cryptokristallijne vorm van silica die bestaat uit fijne vergroeiingen van kwarts en zijn monokliene polymorf, moganiet. Andere ondoorzichtige edelsteenvariëteiten van kwarts – of gemengde gesteenten waaronder kwarts – bevatten vaak contrasterende banden of kleurpatronen. Deze omvatten agaat, onyx, carneool en jaspis.