انظر من حولك ولا بد أنك سوف تعثر على الزجاج من النوافذ إلى المصابيح والمرآة، كان الزجاج وما يزال واحداً من أهم العناصر التي يستخدمها الإنسان في مختلف مجالات الحياة منذ العصور القديمة حيث يستخدم الزجاج في صناعة الأدوات المنزلية وتشييد المباني والكثير من التطبيقات الهندسية كالاتصالات والأجهزة. إن الزجاج هو عنصر غريب ومثير للدهشة حيث نراه كمادة هشة وصلبة، قادر على حمايتنا ولكنه يتحطم بسهولة، مادة شفافة تماماً مصنوعة من مادة غير شفافة، بالإضافة لذلك فإنه يتصرف كمادة صلبة ولكنه نوع من سائل غريب!
مما يصنع الزجاج؟
إن الزجاج مصنوع من الرمال السائلة، بشكل مثير للدهشة يتم تصنيع الزجاج الشفاف عن طريق تسخين الرمال العادية (وهي مواد تتكون من ثاني أكسيد السيليكون) إلى أن تذوب وتتحول إلى الحالة السائلة. لا داعي للخوف لأن هذه العملية لن تحصل على الشواطئ حيث تحتاج الرمال للتسخين إلى درجات حرارة عالية تقارب 1700 درجة مئوية أو 3090 درجة فهرنهايت.
هل الزجاج مادة صلبة..أم سائلة؟
بعد تسخين الرمال وصهرها، لا يمكن للرمال أن تعود لحالتها السابقة قبل التسخين حيث أن تسخين هذه المواد لدرجات حرارة عالية يكسبها بنية داخلية جديدة ومختلفة تماماً عن بنيتها السابقة. لكن مهما حاولت تبريد الرمال فهي لن تعود إلى الحالة الصلبة حيث تصبح كنوع من السائل المتجمد (مادة صلبة غير متبلورة) وهذه المادة هي تقاطع بين المادة الصلبة والسائلة حيث تمتلك الترتيب البلوري للمادة الصلبة والعشوائية الجزيئية للمادة السائلة.
ما هي المواد الداخلة في صناعة الزجاج؟
في مصانع الزجاج التجاري، تُصهر الرمال العادية مع نفايات الزجاج السابقة بالإضافة إلى مادة كربونات الصوديوم (رماد الصودا) و مادة كربونات الكالسيوم (الحجر الجيريّ) في الفرن بدرجات حرارة عالية. تساعد الصودا على توفير الطاقة أثناء الصهر لأنها تخفض نقطة انصهار الرمال بينما الحجر الجيري يمنع الزجاج الناتج عن عملية الصهر من الانحلال في الماء ويسمّى الناتج النهائي زجاج الصودا أو زجاج السيليكا وهو الزجاج المستخدم بكثرة من حولنا.
كيف تتغير خواص الزجاج؟
تتغير المواد الداخلة في تصنيع الزجاج بناءً على نوع الزجاج الذي يريد صانعي الزجاج تصنيعه
تضاف بعض المواد الكيميائية بهدف إحداث تغيير في مظهر الزجاج النهائي
أو في خصائصه. على سبيل المثال إضافة الحجر الجيري تجعل الزجاج غير قابل للذوبان في الماء)
من الممكن أيضاً أن يضاف الحديد والكروم إلى الرمل عند صهره
من أجل أن يعطي زجاج ذو لون أخضر لامع، وإن إضافة أكسيد البورون إلى الخليط المصهور
يعطينا مادة زجاجية عالية الجودة مقاومة للحرارة (تباع بشكل واسع تحت العلامة التجارية PYREX).
