Stiklas

Turinys

Įvadas…………………………………………………………………………………………………………………………………………1Stiklo istorija Lietuvoje…………………………………………………………………………………………………………………1Stiklas…………………………………………………………………………………………………………………………………………1Gavimas………………………………………………………………………………………………………………………………………1Stiklo rūšys………………………………………………………………………………………………………………………………….2Stiklo dirbiniai……………………………………………………………………………………………………………………………..3Įvairenybės………………………………………………………………………………………………………………………………….3Laboratorinis darbas……………………………………………………………………………………………………………………..4Naudota literatūra…………………………………………………………………………………………………………………………5ĮvadasŽmonija išmoko gaminti stiklą jau labai seniai. Viduramžių bažnyčių langai buvo gaminami iš spalvoto stiklo vitražo. Muziejuose galime pamatyti senovinius stiklinius indus, skirtus kvepalams ir aliejams laikyti. Šiais laikais stiklas yra pigus, todėl su juo susiduriame praktiškai kiekviename .Stiklo istorija LietuvojeLietuva turi senas stiklo tradicijas. Archeologiniai tyrimai liudija, jog Lietuvos Didžiojoje Kunigaikš-tystėje jau XI – XIII a. buvo lydomas stiklas.

1547 m. Lietuvos didysis kunigaikštis Žygimantas Augustas suteikė privilegiją Vilniuje steigti stiklo manufaktūrą ir prekiauti stiklo dirbiniais. Ši stiklo manufaktūra buvo pirmoji Lietuvos valstybėje, vėliau jų atsirado daugiau.

Manoma, kad tai seniausia Lietuvos pramonės šaka, kurios atsiradimas užfiksuotas istoriniuose šaltiniuose.

Stiklas

Stiklas – amorfinė, trapi, skaidri medžiaga. Tai – sustingęs SiO2 ir šarminių metalų oksidų mišinys (silikatinis stiklas) su B2O3 (boro stiklas) arba su P2O5 ir GeO2 priedais. Paprastame silikatiniame stikle yra 68-75% SiO2, 10-17% Na2O, 5-10% CaO, iki 4% MgO, iki 3% K2O ir 1-4% Al2O3 bei Fe2O3. Į neskaidrų stiklą dar deda fluorito CaF2, kriolito Na3(AlF6) ir kitų drumstiklių.

Gavimas

Stiklą verdą nuolatinio veikimo krosnyse. Į vieną tokios krosnies galą pilama įkrova (smėlio SiO2, sodos Na2CO3, klinčių CaCO3, magnezito MgCO3, salietros KNO3 mišinys). Specialiems stiklams reikia priedų (BaCO3, PbO, ZnO, B2O3, Al2O3).Pradinėje krosnies dalyje, kur temperatūra 1000-1400°C, vyksta skilimo reakcijosNa2CO3 →Na2O + CO2CaCO3 → CaO + CO22KNO3 + 3C → K2O + 2NO + 3CO ir t.t.

Čia iš silicio (IV) oksido ir metalų oksidų susidaro silikatai. Atsiradę dujų burbuliukai iš klampio masės pasišalina kitoje karštesnėje (1600°C) krosnies dalyje. Trečioje krosnies dalyje išsilydęs stiklas atauūta iki 1200-1300°C. Tarp išlydyto mišinio komponentų vyksta įvairios cheminės reakcijos, kurių galutiniai produktai yra natrio ir kalcio silikatai. Kalcio jonų buvimas stiklą padaro netirpiu vandenyje, todėl stikliniuose induose galime laikyti vandenį. Tada iš jo patogu formuoti gaminius. Stiklui galima suteikti bet kokią spalvą, padaryti, kad jis būtų atsparus karščiui, nedužtų ir pan. Net nedideli Fe2O3 kiekiai (kurio paprastai būna stiklui gaminti naudojamose medžiagose) stiklui suteikia būdingą žalią spalvą (stiklas buteliams). Bespalvį stiklą galima pagaminti pridėjus į išlydytą stiklą mangano dioksido, MnO2 , kuris oksiduoja žalią FeSiO3 į geltoną Fe2(SiO3 )3, o pats redukuojasi iki Mn2O3, suteikiančio stiklui violetinę spalvą. Geltona ir violetinė spalvos yra viena kitą papildančios spalvos, todėl stiklas pasidaro bespalvis. Jeigu reikia stiklą galima nudažyti įvairiomis priemaišomis. Pridėjus kalcio fosfato galima pagaminti nepermatomą stiklą. Bohemijos krištole didžioji dalis Na+ yra pakeista į K+. Pridėjus švino oksidų gaunamas ypatingai skaidrus ir blizgantis stiklas (pavyzdžiui Waterfordo krištolas).

Įprastinio stiklo terminio plėtimosi koeficientas yra gana didelis – keičiantis temperatūrai tokio stiklo matmenys stipriai keičiasi. Todėl stiklas yra neatsparus staigiems temperatūros pokyčiams. Dėl šios priežasties kildavo problemų pirmuosiuose traukiniuose. Traukinių žibintų stiklai įkaisdavo, o prasidėjus lietui staigiai ataušdavo ir sutrūkinėdavo. Problemą pavyko išspręsti pridėjus į stiklą B2O3 su sia medziaga stiklas, pasidaro atsparus staigiems temperatūrų pokyčiams. Borsilikatinis stiklas žinomesnis yra pavadinimu pirekso stiklas. Tai pavadinimas, kilęs iš prekinio ženklo Pyrex. Pyrekso arba borsilikatinis stiklas naudojamas laboratorinių indų ir įvairiausių karščiui atsparių virtuvinių puodų gamybai. Stikle paprastai būna mažyčių burbuliukų ir priemaišų kruopelyčių, kurios išsklaido šviesą. Todėl storesni stiklo sluoksniai iškraipo vaizdą. Šiuolaikinių šviesolaidžių gamybai reikia stiklo, neturinčio tokių šviesą sklaidančių elementų. Šviesos spindulys šviesolaidžiu turi sklisti labai toli neiškraipydamas signalų. Šviesolaidžių stiklo gamybai reikia labai gryno silicio dioksido. Todėl gamtinis smėlis arba kvarcas yra redukuojamas iki laisvo silicio. Reaguojant siliciui su chloru pagaminamas silicio tetrachloridas SiCl4 (d).Stiklo rūšysŠiuo metu mes žinome labai daug stiklo rūšių tai yra:

Kvarcinis stiklas-stiklas, turintis ne mažiau kaip 99% kvarco. Gaunamas, sulydant sulydant aukštesnėje kaip 1700°C temperatūroje gryniausias gamtines kristalinio kvarco atmainas – kalnų krištolą, gyslinį kvarcą arba gryną kvarcinį smėlį. Kvarcinis stiklas atlaiko aukštą temperatūrą, jo tūris tūris beveik nedidėja šildant, vartojamas laboratoriniams indams (tigliams, lėkštėms, kolboms ir kt.) gaminti ir chemijos pramonėje. Kvarcinis stiklas praleidžia ultravioletinius spindulius, kuriuos sulaiko paprastas stiklas, ir vartojamas optiniuose prietaisuose, gyvsidabrio elektros lempų gamybai.Neorganinis stiklas – skaidrus amorfinis įvairių silikatų vienų su kitais arba su silicio oksidu lydinys.Pradinė stiklo gamybos medžiagos yra baltasis smėlis, soda, klintys ir kreida. Šių medžiagų mišinys kaitinamas specialiose krosnyse generatorinių dujų liepsna. Stiklo savybės priklauso nuo cheminės sudėties, lydumo sąlygų ir tolesnio apdirbimo.

Optinis stiklas – homogeniškas, skaidrus, nedažytas, įvairios cheminės sudėties stiklas, iš kurio daromi lęšiai, prizmės, kiuvetės ir kt. Skiriamos dvi pagrindinės optinio stiklo rūšys: flintai (turi nuo 26 iki 65% PbO, likusi dalis – SiO2 ir kiti oksidai); krontai (turi nuo 32 iki 72% SiO2, likusi dalis – B2O3, šarminių ir kitų elementų oksidai).Organinis stiklas – skaidri bespalvė platmasė; gaunamas, polimerizuojant metakrilo rūgšties metilo esterį CH2=C(CH3)-COOCH3, kartais stirolą. Mechaniškai lengvai apdorojamas. Vartojamas kaip lakštinė medžiaga aviacijos pramonėje, mašinų ir buitinių dirbinių gamyboje.Kai kada organinis stiklas vadinamas pleksiglasu.Skystas stiklas – į stiklą panaši masė, natrio ir kalio silikatų mišinys. Gaunamas, lydant SiO2 su natrio ir kalio karbonatais. Skysto stiklo vandeninis tirpalas vartojamas rūgštims atsparaus cemento ir betono gamybai, audinių impregnavimui, medį apsaugančių nuo ugnies dažų gamybai, silpno grunto sutvirtinimui ir kt.Stiklas cheminėms laboratorijoms – cheminiam ir šilumos poveikiui atsparus stiklas.Stikloplastikai – plastinės medžiagos, sudarytos iš stiklo pluošto užpilo (stiklo arba kvarco pluoštas) ir rišamosios medžiagos (termoreakciniai ir tarmoplastinaiai polimerai). S.3-4 kartus lengvesnis už už plieną, bet nenusileidžia jam tvirtumu. Iš stikloplastikų, pavyzdžiui, gaminami vamzdžiai, išlaikantys didelį hidrualinį slėgį ir nekoroduojantys. Stiklai vartojami automobilių, aviacijos, laivų statybos pramonėje ir daugelyje kitų liaudies ūkio šakų.Stiklo dirbiniaiStiklo dirbiniai, taikomosios dekoratyvinės dailės šaka: dekoratyviniai (indai, stiklo plastika, bižuterija, kt.), buitiniai (indai, veidrodžiai, tara, kt.) ir architektūriniai (vitražai, šviestuvai, kt.) dirbiniai iš stiklo. Stiklo dirbinių meninė išraiška priklauso nuo stiklo rūšies, jo formavimo būdo ir paviršiaus apdailos. Nuo senų laikų stiklas formuojamas karštuoju būdu – stiklo dirbiniai liejami formose, pučiami. Stiklo dirbiniai būna plonasieniai ir storasieniai , bespalviai ir spalvotieji. Stiklo masė dažoma metalų oksidais ir jų junginiais , dekoruojama taikant spec. technologijas. Stiklo dirbinių paviršius šlifuojamas, poliruojamas, apdorojamas smėlio srove (kad būtų matinis), raižomas, punktuojamas. Dekoras kuriamas ėsdinant fluoro rūgštimi ir jos garais, tapant emaliais , auksu, švino oksidais. Ankstyviausi stiklo dirbiniai kurti IV – III tūkstantmetyje pr.Kr. sen. Egipte, Mesopotamijoje ir Kinijoje. I a.pr. Kr. vid. išrastas pūtimo vamzdelis, palengvinęs ir atpiginęs stiklo dirbinių gamybą, kuri išplėtota Romos imperijoje, ypač jos rytinėse teritorijose (Aleksandrijoje, Finikijoje, Sirijoje). Viduramžiais meniški stiklo dirbiniai gaminti Bizantijoje. Renesanso laikotarpiu klestėjo Venecijos stiklas, XVII – XVIII a. – čekų stiklas, ispanų stiklas,Vokietijos stiklo dirbiniai. Nuo XV a. Europoje gamintas krištolas. LDK reikšminga buvo Radvilų stiklo manufaktūrų veikla.ĮvairenybėsKodel ir kuo šarvuotas stiklas skiriasi nuo paprasto stiklo?

Iš pirmo žvilgsnio, šarvuotas stiklas atrodo taip pat, kaip ir paprastas – abu permatomi. Tačiau čia visi panašumai ir baigiasi. Atsitrenkus kulkai, paprastas stiklas iš karto subyra, o neperšaunama stiklas (priklausomai nuo storio ir ginklo, iš kurio šaudoma) gali atlaikyti tiek vienos kulkos, tiek ištisos kulkų serijos smūgius. Skirtingi gamintojai neperšaunamą stiklą gamina šiek tiek skirtingai, tačiau pagrindinės sudėtinės dalys yra tos pačios. Paslaptis tame, kad gaminant šarvuotą stiklą paprasto stiklo gabalėliai padengiami polikarbonatais. Tokį procesą galima pavadinti laminavimu. Polikarbonatai – tai sintetiniai polimerai, labai kieti, tačiau lankstūs, permatomi plastikai. Šarvuotas stiklas būna 7 – 75 mm storio. Į tokį stiklą atsimušus kulkai, išorinis trapus sluoksnis sutrūkinėja, tačiau polikarbonato-stiklo tampri medžiaga absorbuoja kulkos energiją ir sustabdo kulką nespėjus jai pramušti paskutinių sluoksnių. Eilę metų jau gaminamas toks stiklas, kuris neperšaunamas tik iš vienos pusės. O kitoje pusėje stovintis kareivis gali šaudyti kiaurai stiklą praktiškai jo nesugadindamas. Paėmus dvi medžiagas: viena ypatingai trapi, tačiau stipri spaudžiant (stiklas, akrilas), o kita lanksti (polikarbonatas), jas gerai sutvirtinus, gaunamas vienpusis neperšaunamas langas. Šaunant iš lauko, kulka pirmiausiai atsitrenkia į trapios medžiagos sluoksnį. Ši medžiaga spaudžiama, skilinėja aplink susidūrimo tašką ir energija išsisklaido dideliam plote, sumažinamas kulkos greitis. Tuo pat metu polikarbonatinis sluoksnis, kuris yra labai lankstus, išsitempia, absorbuoja visą likusią kulkos energiją, todėl kulka kiaurai neprasiskverbia. Išorinėje pusėje, kur atsitrenkė kulka, lieka „voratinklis“, tačiau vidinė stiklo pusė išlieka labai lygi ir nesugadinta.

Šaunant iš vidinės pusės, vyksta atvirkštinis dalykas: suspaudžiamas lankstus sluoksnis – polikarbonatas, jėga sutelkta labai mažam plote, todėl kulka lengvai praeina pro šį sluoksnį jam išsilenkus, o birus ir silpnas sluoksnis lūžta į išorę, energijos niekas neabsorbuoja ir kulka beveik nepraradusi greičio ir nepakeitusi krypties lekia toliau, kol pasiekia taikinį.

Krištolas. Kas tai?

Krištolas (graikų k. krystallos – ledas, skaidrus akmuo) – tai yra stiklas, kurio sudėtyje yra ≥10% vien švino oksido (PbO) arba švino oksido ir bario (BaO), kalio (K2O) ir cinko (ZnO) oksidų. Pagal švino oksidų kiekį krištolas skirstomas į mažašvinį (18-24% PbO), švino (24-30% PbO), daugiašvinį (30% PbO ir daugiau) ir bario (>20% BaO) krištolą. Lengvojo krištolo tankis ~3000 kg/m3, sunkiojo ~6000 kg/m3., lūžio rodiklis ≥1,520 Geresnes savybes turi švino krištolas. Krištolas gražiai blizga, maloniai skamba ir yra sunkesnis nei paprastas stiklas. Kadangi krištolas labiau negu paprastas stiklas laužia šviesą, jo raižytuose gaminiuose matomas daugiaspalvis šviesos žaismas. Iš krištolo gaminami taikomosios dekoratyvinės dailės dirbiniai, kurie vadinami tiesiog krištolu. Daromi papuošalai, indai, sietynai, architektūros detalės. Dirbiniai raižomi, puošiami auksu, sidabru. Krištolas, kurio sudėtyje yra ~65% švino oksido, naudojamas kaip apsauga nuo radiacijos, nes švinas turi labai gerą savybę absorbuoti gamma ir kitus kenksmingus spindulius. Lengvojo krištolo dirbinius pradėta gaminti XVII a. Čekijoje, sunkiojo – D. Britanijoje ir Olandijoje. Lietuvoje krištolo gaminiai nuo 1986 metų nebegaminami.

Stiklas šiek tiek panašus į skystį, nes jis takus. Jūs nematote, kaip stiklas teka,nes jis labai klampus. Labai senų langų stiklai apačioje yra storesni negu viršuje, nes metams slenkant stiklas sutekėjo žemyn.Laboratorinis darbas„Brangakmenių“ (spalvoto stiklo) gavimas

PRIEMONĖS: kobalto (II) nitrato, chromo (III) sulfato tirpalai, stiklinė lazdelė, du mėgintuvėliai, litavimo degiklis.

Litavimop degiklio liepsnoje ištempkite plioną stiklinę lazdelę į stiklinį siūlą. Jį įkiškite į mėgintuvėlį su kobalto (II) nitrato tirpalu, po to pamažu įdėkite siūlą į litavimo degiklio liepsnos karštąją zoną. Siūlas susilydo į stiklinį rutuliuką, nudažytą mėlyna spalva. Ataušinę pažiūrėkite šviesoje, atkreipkite dėmesį į labai gražią mėlyną spalvą (primenančią safyro spalvą). Stiklo mėlyną spalvą nulemia kobalto Co2+ jonai.Analogiškai galite gauti stiklinį rutuliuką, nudažytą žalia spalva, įleisdami stiklinį siūlą į chromo druskos tirpalą ir po to įkišdami į litavimo degiklio liepsną. Cr3+ jonai nudažo stiklą žaliai. Rutuliukas darosi panašus į smaragdą.

Naudoto literatūra

1. A. Craig, C. Rosney „Mokslo enciklopedija vaikams“2. V. Aleksinskis „Įdomieji chemijos bandymai“3. Chemija Informacinė medžiaga4. A. Busevas, I. Jefimovas „Chemijos apibrėžimai, sąvokos, terminai“5. Internetas