Glas ist seit der Antike eines der erstaunlichsten Materialien, die vom Menschen verwendet werden. Es spielte eine wichtige Rolle im täglichen Leben, von Architektur über Telekommunikation, Kunst, Industriedesign bis hin zum Hochbau. Es ist eines der zuverlässigsten Materialien der WeltWir verwenden es in medizinischen Werkzeugen, Medikamenten, Chemikalien, Lebensmitteln, Wasser und vielem mehr. Was ist also die Wissenschaft hinter dieser wichtigen Kreation?
Was ist Glas und woher kommt es?
Das Glas ist ein anorganisches festes Material, das normalerweise durchscheinend oder transparent sowie spröde, hart und für die natürlichen Elemente undurchlässig ist. Die Hauptquelle für Glas ist die Erdkruste, bei der die wichtigsten Elemente Sauerstoff und Silizium sind.
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Der Sauerstoff und Silizium Moleküle integrieren sich und bilden sich Siliziumdioxid . Das wird zu Quarz. Quarz hat eine regelmäßige kristalline Form, die üblicherweise in Sand vorkommt und der Hauptbestandteil der meisten Glasarten ist.
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Amorpher Feststoff
Die kleineren Defekte in der Kristallstruktur und die Kanten der starr geformten Körner reflektieren und streuen das Licht, das sie einfängt. Die Wärme verändert jedoch alles. Wenn der Quarz ausreichend erwärmt wird, vibriert die Wärme die Moleküle, bis sie die Bindungen aufbrechen, die sie zusammenhaltenund werde eine fließende Flüssigkeit. Pädagoge Mark Miodownik erklärt der Prozess :
"Flüssiges Siliziumdioxid wandelt sich beim Abkühlen nicht in einen Kristallfeststoff um. Wenn sich die Moleküle Energie verlieren, können sie sich immer weniger in eine geordnete Position bewegen, und das Ergebnis ist ein sogenannter amorpher Feststoff. A.festes Material mit der chaotischen Struktur einer Flüssigkeit, die es den Molekülen ermöglicht, Lücken frei zu füllen. Dadurch wird die Oberfläche des Glases auf mikroskopischer Ebene gleichmäßig, sodass Licht auf es treffen kann, ohne in verschiedene Richtungen gestreut zu werden. "
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Wie Sie vielleicht wissen, besteht ein Atom aus einem Kern, um den Elektronen in einem leeren Raum kreisen. Licht kann hindurchtreten, ohne eines dieser Teilchen zu berühren. Aber warum sind nicht mehr Materialien transparent? Es geht nur um die unterschiedliche EnergieEbenen, die Elektronen in einem Atom haben können.
"Stellen Sie sie sich einfach als verschiedene Sitzreihen in den Stadionständen vor. Ein Elektron wird zunächst zugewiesen, um in einer bestimmten Reihe zu sitzen, aber es könnte zu einer besseren Reihe springen, wenn es nur die Energie hätte. Wie es das Glück wollte, absorbierendEines dieser Lichtphotonen, die durch das Atom laufen, kann genau die Energie liefern, die das Elektron benötigt. Aber es gibt einen Haken. Die Energie des Photons muss die richtige Menge sein, um ein Elektron in die nächste Reihe zu bringen. Andernfalls lässt es einfach dasPhotonen gehen vorbei, und es kommt einfach so vor, dass die Reihen im Glas so weit voneinander entfernt sind, dass ein Photon aus sichtbarem Licht nicht genug Energie liefern kann, damit ein Elektron zwischen ihnen springen kann. "
Sicherlich stellen wir jetzt viele verschiedene Arten von Glas her, von denen einige vollständig transparent sind oder nicht. Aber die Chemie und Magie dahinter hat das menschliche Leben in vielerlei Hinsicht wirklich geprägt.
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Via Britannica
Geschrieben von Tamar Melike Tegün