Состав и свойства стекла

Стекло — один из самых древних материалов, известных человечеству. По своей сути оно представляет собой затвердевший раствор, который проявляет механические свойства твердых тел. Эти свойства — результат охлаждения силикатов и оксидов металлов.

Химические свойства

Стекло относится к химически инертным материалам, из-за чего нашло широкое применение в упаковочной промышленности. Это значит, что оно способно не реагировать и даже препятствовать на различные реагенты и среды: влагу, воду, растворы солей, газы.

Но уровень химической устойчивости разных видов стекла разнится. Например, она снижается при добавлении оксида калия и натрия. А оксиды магния, бария, цинка, циркония — наоборот, повышают этот параметр.

Чтобы классифицировать стойкость стекла по отношению к воде и другим разрушающим растворам, введены гидролитические классы (от I до V). К первому (наивысшему) классу относится кварцевое стекло. Лабораторные стекла — ко второму, а самые распространенные промышленные составы — к третьему.

Физические свойства

К наиболее значимым физическим свойствам стекла относят:

  1. Вязкость. Этот параметр стабилен для каждого типа стекла при заданной температуре. Иными словами, вязкость стекла является константой при соблюдении температурного режима.
  2. Твердость. Для измерения этого показателя обычно используется шкала Мооса. Например, твердость алмаза по ней составляет 10 баллов, а талька и графита — 1. Для стекла этот показатель равен 4.5-7.5.
  3. Плотность. Зависит от состава: например, для хрустального стекла она составляет 3.0 Мг/м3, а среднее значение — 2.2-6.0 Мг/м3. Плотность часто служит идентификатором состава стекла: если она меняется, значит, технологический процесс нарушен.
  4. Хрупкость. Стекло — хрупкий материал, который разрушается под воздействием ударной нагрузки: не деформируется, а разбивается на осколки. Для снижения хрупкости в его состав вводят оксиды алюминия и магния.
  5. Прочность. Для стекла она относительно невысокая. Прочность материала при сжатии составляет 500-2000 Мн/м2, а при растяжении — 35-90 Мн/м2.
  6. Теплопроводность. По сравнению с другими материалами она крайне низкая — порядка 0.7-1.34 вт/м*град.

Для описания качественных характеристик стекла важны и его оптические свойства. Один из них — показатель преломления материала, который равен 1.475-1.96. Другой важный параметр — прозрачность стекла, зависящая от его состава, а именно — присутствия в нем оксидов железа.