Арбузное стекло что это
«Зеленая смерть»: как радиация убивает нас дома
Радиоактивная Богемия
Антиквары по всему миру гоняются за раритетными бокалами и салатницами, за которые платят десятки тысяч рублей. Разумеется, как посуду они это уже продавать не будут. Подобный трофей станет экземпляром коллекции поклонника давно ушедшей эпохи, когда все боялись ядерных кнопок, но при этом ели из атомных тарелок.
Урановое стекло было настолько популярным, что его вручали даже августейшим персонам. Например, королеве Виктории преподнесли два урановых подсвечника. Однако не все зеленое стекло урановое. Опасную посуду легко можно узнать по специальному дозиметру. Но можно обойтись и без него.
«Определить это можно, подсвечивая стекло ультрафиолетом. Оно сразу начинает светиться», —поделился с передачей «НашПотребНадзор» вице-президент союза коллекционеров России Валерий Архипов.
В средневековой Европе было два крупных стекольных концерна: Венецианский и Чешский. Техники итальянских стеклодувов впервые были зарегистрированы на острове Мурано, поэтому все изделия называют муранским стеклом. А большая часть современной Чехии называлась Богемией. Отсюда и всем известное название «богемское стекло». Идеальное тело: как менялись взгляды на женскую фигуру
Секреты Византийского стекла стеклодувы выдали только в XIII веке после захвата их государства. Византийское стекло поэты и философы приравнивали к золоту за его тонкость и изящество. Однако чехов хрупкость материала не устроила. Они решили создать стекло, прочное, как алмаз и поменяли рецептуру.
Именно в Богемской области, на серебряных рудниках Габсбургов, было обнаружено крупнейшее в области месторождение зеленого минерала, который местные стекольщики тут же стали использовать в качестве натурального красителя при производстве посуды. Это была урановая руда. Только спустя 200 лет был выяснен вред подобной посуды.
Делали урановую посуду и в СССР на знаменитом Гусевском хрустальном заводе, причем задолго до образования СССР, а точнее — с 1830 года. Остановили конвейеры только в 50-х годах ХХ века, но к тому времени стекольные комбинаты выпустили тысячи тонн урановой посуды, которая или используется до сих пор или стоит на полках в качестве украшения интерьера.
«При использовании такой посуды, особенно при нагреве может произойти выщелачивание урана и вместе с едой это может попасть в организм», — рассказал руководитель отдела независимой экологической экспертизы Сергей Сысоев. Но делали из урана не только посуду, но и пуговицы для одежды.
«При попадании в ультрафиолетовый свет пуговицы становились зеленоватыми, что тоже являлось декоративным эффектом», — рассказала доцент РГУ имени Косыгина Алла Курденкова. Подобные пуговицы в Советском Союзе были дефицитом и ценились едва ли не как броши.
Бомба с часовым механизмом
С годами облучение не только не рассеивается, а только набирает силу. Сначала излучение идет от самого урана, а затем — от продукта его распада. Но радиоактивными в квартирах советских граждан были не только фужеры и графины, но и часы.
В часах фонит радий. Им покрывали циферблат часов, создавая эффект подсветки. Для солдат, летчиков и подводников это было необходимостью для того, чтобы видеть в темноте. О том, насколько это опасно стало известно, когда девушки, которые разрисовывали циферблаты стали одна за другой умирать. Выяснилось, что только после 50-го летального исхода проблемой всерьез заинтересовались. Дозы радиации: где облучается городской житель
Оказалось, что для раскраски стрелок и циферблатов смешивались вода, клей и радиевый порошок, а затем, с помощью кисточки вручную наносили полученную светящуюся краску на детали часов. Но после того, как кисточка растрепывалась после пары мазков, работницы облизывали ее, как было велено по заводской инструкции. В результате работницы умирали от рака гортани и рака желудка, поскольку за 10-часовой рабочий день они должны были расписать 250 циферблатов.
Кроме часов радиацию использовали и в ювелирном производстве, например, при обработке топазов. Многие камни обработаны промышленным способом при помощи мощнейшей радиации от реактора. После такой огранки радиация выветривается не один год, но некоторые ювелирные салоны сразу пускают камни в оборот.
Для чего это делается? Дело в том, что природные камни часто имеют дефекты. После радиоактивной обработки (иррадиации), драгоценные камни приобретают совершенно другой вид, и даже цвет. Тот же топаз из невнятно-серого станет ярко-голубым, а алмаз может обрести пронзительно-желтый цвет.
Чтобы обезопасить себя при покупке драгоценности следует руководствоваться простыми правилами. Запомните, что неестественно яркий цвет камня, скорее всего, говорит о том, что минерал прошел через иррадиацию. К тому же природный розовый бриллиант стоит сотни тысяч долларов за карат, а облученный камень стоит гораздо дешевле. Требуйте радиационной экспертизы, поскольку подобную информацию от клиента чаще всего утаивают.
Самые распространённые подделки натуральных камней и как их отличить
Нефрит, султанит, малахит, оникс — в настоящее время под этими именами вы увидите больше подделок, чем натуральных бусин. К сожалению, появляется всё больше недобросовестных продавцов — некоторые в силу своей некомпетенции и недостаточного уровня знаний, некоторые с целью получения большей прибыли продают под видом дорогостоящих камней их более дешевые аналоги и имитации. В данной статье мы расскажем о самых распространенных ныне имитациях на рынке поделочных камней и покажем, как определить истинность камня.
1. Султанит.
Самым популярным в плане подделок камнем сейчас является султанит (он же диаспор или зултанит), бусины и изделия с которым заполонили не только турецкие лавочки, но и русские магазины. Но надо понимать, что это очень редкий дорогостоящий камень, а потому изделия с натуральными султанитами это штучные, а не серийные изделия. Султаниты крайне редко чистые и прозрачные, чаще в них множество туманностей и включений, встречаются так же почти бесцветные кристаллы. Натуральные экземпляры оливково-зеленые, в зависимости от типа и яркости освещения меняют окраску на оранжево-зеленую или розовато-зеленую. У султанита выражен александритовый эффект — при искусственном освещении проявляются оливковые и сине-зеленые нотки, а под солнечными лучами видны розовые и сиреневые оттенки. Блеск камня стеклянный, с перламутровыми бликами.
Чтобы удовлетворить спрос, натуральный султанит не только заменяют синтетическим, но и активно продают подделки из стекла. Имитации из стекла ярче, при смене освещения меняют цвет сильнее, чем натуральные (например, возможна радикальная смена окраса с зеленого на красный или оранжевый). У таких синтетических «камней» нет микротрещин и минеральных включений, «туманности» и спайности. Так же цена на лабораторные камни довольно высока из-за сложных технологий выращивания, что не скажешь о стеклянных подделках.
Натуральный диаспор (зултанит)
Стекло со сменой цвета уже давно научились делать, добавляя к стеклянной массе смесь оксидов редкоземельных элементов. По такой технологии, например, делает стеклянные бусины и вставки известная австрийская фирма. Технология проста и на рынке сейчас множество подделок под александриты и султаниты с характерным изменением цвета при смене освещения.
Все стеклянные «камни» одного оттенка, чистые, прозрачные, не имеют включений, встречаются пузырьки воздуха. Смена цвета явная и одинаковая у всех бусин.
Самые распространённые подделки под султанит сейчас.
2. Аква-кварц и другое крашеное стекло кусками и в огранке
Вы наверняка видели прозрачные яркие матовые бусины кусками и в огранке, которые продают как аква-кварц. Он пользуется популярностью, особенно летом, так как бусины цветные и крупные, но на самом деле это обыкновенное стекло. Чтобы определить, стекло ли это или крашенные бусины кварца или халцедона, всмотритесь в бусины внимательнее — у натурального камня будут сохранены текстура и могут присутствовать внутренние включения, тогда как стекло будет абсолютно однотонно, сохраняя при этом фактуру битого стекла.
Слева — «аква-кварц», справа — апатит, который он внешне имитирует
Также стоит уточнить, что в природе нет таких оттенков ни кварца, ни халцедона. Это всегда дело человеческих рук. Такое стекло продают окрашенным в разные цвета, не свойственные природным образцам.
Слева — «аква-кварц», справа — флюорит, который он внешне имитирует
Если в природе нет такого кварца, то что может имитировать такое стекло? Например необработанный гранат, аквамарин или апатит.
Слева — крашеное стекло, справа — натуральный гранат
3. Вулканический или черри кварц
Ещё одно стекло, выдающее себя за кварц — розовое стекло с разводами, которое недобросовестные продавцы называют «черри-кварц». На что следует обратить внимание — твердость (кварц очень тяжело поцарапать), неестественный цвет изделия в подделках указывает на синтетическое происхождение и имитацию. Если предполагать, что вы купили натуральный кварц, то в нем будут хорошо видны линии спайности, а во внутренних включениях и микротрещинках можно увидеть краску, так как его часто тонируют, чтобы сделать более насыщенным. Также натуральный кварц будет тяжелее. Хорошие стеклянные имитации иногда делают очень правдоподобными, но высокая прозрачность и ненатуральные волосатые включения с пузырьками воздуха всегда будут признаком подделки.
Слева стеклянный «Черри кварц» и справа натуральный кварц с включениями, который он имитирует
Стеклянный «вулканический кварц» имеет характерную волосатость, призванную имитировать включения гематита и лепидокрокита в натуральном камне, оттенок такого стекла всегда одинаков, но разной насыщенности с разной степенью растворенности красителей. Помимо розовых оттенков это стекло делают также с коричневыми и желтыми разводами и главным отличием будет наличие пузырьков воздуха в бусинах и кабошонах.
Подделки «Вулканический кварц»
4. Подделка лунного камня и опала из опалита и стекла с напылением
Опалит — стекло, которое пытаются продавать под видом натурального опала или лунного камня. Также часто под видом лунного камня продают стекло с напылением между двумя склеенными половинками.
Стекло с напылением, предлагаемое под видом опала или лунного камня. Не является синтетическим опалом.
Натуральный лунный камень обладает приглушенной прозрачностью, мягко переливается и имеет участки с голубой, желтой, сиреневой, радужной иризацией. В натуральном лунном камне почти всегда видна внутренняя структура минерала. А иризация видна только при повороте под определенным углом камня к свету. Бусины опалита же прозрачные, равномерно окрашенные в голубовато-молочный цвет с желтоватыми переливами и не содержат включений (могут содержать пузырьки воздуха).
Слева-опалит, справа — натуральный лунный камень
5. Оникс
Оникс — ещё один популярный по количеству подделок камень. Под видом чёрного оникса продают крашенный халцедон (чёрного оникса не существует), а под цветным мятным и яблочно-зеленым с полосками скрывается кальцит. Структура натурального природного оникса — слоистая, состоящая из разнотональных серых, карамельных молочных оттенков, по весу он достаточно тяжелый. Если вы видите чёткие ровные или совсем блеклые и расплывчатые полоски, ощущаете маленький вес и теплую поверхность — это подделка.
Слева-натуральный оникс, справа — продающийся под его видом натуральный кальцит.
Натуральный оникс в бусинах в форме шара и свободной формы
Также многие ошибочно продают крашенный халцедон как чёрный агат, хотя ни чёрного, ни белого агатов не существует. Так под белым агатом продают в лучшем случае мрамор, отбеленную прессовку, халцедон, но чаще стекло.
подделки — «Чёрный и белый агаты»
Бирюза однозначно стоит в топе подделываемых камней, как только находили новый материал, хорошо поддающийся окрашиванию в характерный цвет, его обрабатывали и вставляли в украшения под видом бирюзы. Наиболее часто для этого использовали крашенный говлит, который даже в своем натуральном сером цвете продавали как «незрелую бирюзу», турквенит, кахалонг, магнезит и хризоколлу.
У природной бирюзы определённая твердость, плотность, цвет, люминесценция, восковой блеск, а также характерная структура, которую можно разглядеть только под микроскопом – светло-голубой фон украшен тёмно-синими дисками, а также мелкими частичками белых оттенков. В искусственной бирюзе преобладают голубоватые частицы. Одна из главных характеристик натуральной бирюзы – это размер камня, в природе чистая бирюза встречается небольшими кусочками (к примеру, бирюза размером с грецкий орех считается большой редкостью). Крупные камни окрашены неравномерно — поэтому если перед вами большой камень с равномерной окраской, то это с большой вероятностью подделка. Ещё одна важная характеристика – цена: бирюза – это драгоценный камень, который встречается в природе достаточно редко, поэтому украшения из бирюзы не могут стоить дёшево.
На что следует обращать внимание: однотонный ровноокрашенный камень с темными крапинкам и\или с коричневыми прожилками, похожими на трещины – подделка из говлита; тёмные пятна – магнезит, обработанный солью или медью; чаще всего на сколах и в отверстиях «камень» будет серый или белый, так как практикуется поверхностное окрашивание, не затрагивающее всю глубину камня.
Слева-говлит, справа-натуральная бирюза
7. Авантюрин
Чаще всего под видом природного авантюрина продаётся авантюриновое стекло — имитация кварцита, которая получается при добавлении в расплавленную стеклянную массу оксидов меди и железа (красно-бурый «авантюрин»), оксидов хрома (зелёный цвет), оксидов кобальта (синий). Чрезмерное обилие блесток обычно говорит об имитации. В стеклянной имитации чешуйки иногда могут располагаться неравномерно, наблюдаться зоны окрашенного стекла с пониженным содержанием блесток или вообще без них.
8. Хризопраз
9. Кошачий глаз
Слева-кварцевый кошачий глаз, справа- стеклянная имитация кошачьего глаза
10. Малахит
В основном на рынке подделок в виде малахита представлены полимерная глина (которую замешивают в полосатом виде и рубят в кабошоны или гранят в бусины) и пластиковые имитации с полосками. Чтобы отличить натуральный камень от имитации, обратите внимание на слоистость — малахит отличается плавными линиями, также камень достаточно тяжелый и имеет холодную поверхность. Также внутри камня часто присутствует сатиновое мерцание, которое можно увидеть, поворачивая на свету. Цвета подделок будут довольно яркими, контрастными, а рисунок не будет создавать приятного узора, крапинок и включений хризоколлы или азурита, свойственных природному малахиту.
Слева-подделка, справа-натуральный малахит
11. Кахолонг
Кахолонг — непрозрачная молочно — белая разновидность опала. Хоть он и встречается в ювелирном деле, на рынке натуральных камней под этим именем недобросовестные продавцы продают говлит и отбеленный магнезит. У натурального кахолонга присутствует некоторая неравномерная прозрачность, особенно по тонкому краю камня. А вот у говлита и магнезита мы увидим коричневатые или серые прожилки, тогда как у натурального кахолонга это именно дендритовые включения.
Слева-натуральный кахолонг, справа-говлит
12. «Арбузный» турмалин
Популярный арбузный турмалин — частая цель имитаторов. Полученные имитационные камни часто состоят из тонкой пластины из цветного стекла или пластика, склеенного между двумя кусками цветного стекла.
Имитацию легко определить с помощью микроскопа или лупы. Если исследовать камни вдоль пояса, можно увидеть край цветной пластины или линии клея. Иногда пузырьки клея видны даже невооруженным глазом.
Слева-натуральный «арбузный» турмалин, справа-имитация
Но самые частые подделки это простые крашенные стеклянные, акриловые бусины или имитация из дешевых прессованных камней, зонально окрашенные в розовый и зеленый цвет. Натуральному турмалину присущи характерная структура, ее всегда видно, даже если камень совершенно непрозрачный. И в природном арбузном турмалине видны зоны роста кристалла с включениями и разнообразием оттенков.
Мы надеемся, что эта статья будет вам полезной. В одной статье невозможно в полной мере раскрыть все нюансы этой многослойной темы, поэтому, если у вас остались вопросы, пишите в комментариях, будем отвечать.
Арбузное стекло что это
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Химия стекла, ч.1
Из книги «Химия вокруг нас» Юрий Кукушкин
История стекла уходит в глубокую древность. Известно, что в Египте и Месопотамии его умели делать уже 6000 лет назад. Вероятно, стекло начали изготавливать все же позже, чем первые керамические изделия, так как для его производства требовались более высокие температуры, чем для обжига глины. Если для простейших керамических изделий было достаточно только глины, то в состав стекла необходимо минимум три компонента.
Изделия из стекла так же, как и из керамики, практически не подвергаются атмосферным воздействиям и хорошо сохраняются даже под слоем земли. Эти изделия оказались важнейшими документами далекого прошлого. Они донесли до нас бесценную информацию об уровне культуры и техники древних народов. Благодаря стеклу до нашего времени дошли величайшие художественные произведения различных эпох культуры человечества.
Первый стекольный завод в России был построен в 1636 г. близ г. Воскресенска под Москвой. На нем выдували оконное стекло и стеклянную посуду. Через 30 лет в селе Измайлово, также под Москвой, был построен завод, на котором изготовляли высококачественные стаканы, графины, фляги, рюмки, кувшины и др. Особенно быстро стеклоделие развилось при Петре I. В XVIII в. около Москвы действовало шесть стекольных заводов.
Главный потребитель стекла в настоящее время – строительная индустрия. Больше половины всего вырабатываемого стекла приходится на оконное для остекления зданий и транспортных средств: автомашин, железнодорожных вагонов, трамваев, троллейбусов. Кроме того, стекло используют в качестве стенового и отделочного материала в виде пустотелых кирпичей, блоков из пеностекла, а также облицовочных плиток. Примерно треть производимого стекла идет на изготовление сосудов различного типа и назначения. Это прежде всего стеклянная тара – бутылки и банки. В большом количестве стекло расходуется на изготовление столовой посуды. Стекло пока незаменимо для производства химической посуды. В довольно большом количестве из стекла изготавливают вату, волокно и ткани для тепловой и электрической изоляции.
Относительная дешевизна стеклянных строительных материалов обусловливается широким распространением, а следовательно, доступностью и дешевизной сырья. Расплавленное стекло является удобным материалом для формования в изделия механизированным способом. Стекло хорошо поддается механической обработке. Это также снижает стоимость стеклянных изделий. Стекло пилят так же, как дерево, но для этого в кромку дисковой пилы зачеканивают алмазный или иной твердый порошок. Его можно сверлить обыкновенными стальными сверлами, применяя специальную смачивающую жидкость. Стекло колют на куски при помощи простого инструмента, напоминающего колун для дров, но действующим не ударом, а постепенно нарастающим усилием. Стекло можно обрабатывать на токарном станке резцами из особо твердой стали, вытачивая фигурные колонки так же, как из дерева или металла. Стекло шлифуют и полируют, применяя обычные абразивные порошки, инструменты и методы, давно известные и широко используемые в металлообрабатывающем производстве. Стекло можно сварить из одного кварцевого песка, химическая формула которого SiO2. Однако для этого нужна очень высокая температура (выше 1700°C). Получение таких температур в печах промышленного типа связано с большими трудностями. Обычные печи, в которых используются твердое, жидкое или газообразное топливо, для этого не годятся. Для плавления кварцевого песка применяют электрические печи специального устройства или горелки, в которых сжигается водород в токе кислорода. Расплавленный кварцевый песок представляет собой столь густую и вязкую массу, что из нее трудно удалить воздушные пузырьки и придать изделиям нужную форму.
В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в которых общее количество загрязнений не превышает 2. 3%. Особенно нежелательно присутствие железа, которое даже в ничтожных количествах (десятые доли%) окрашивает стекло в зеленоватый цвет. Если к песку добавить соду Na2CO3, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200. 300°). Такой расплав будет иметь менее вязкий (пузырьки легче удаляются при варке, а изделия легче формуются). Но! Такое стекло растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания стеклу нерастворимости в воде в него вводят третий компонент – известь, известняк, мел. Все они характеризуются одной и той же химической формулой – CaCO3.
Стекло, исходными компонентами шихты которого является кварцевый песок, сода и известь, называют натрий-кальциевым. Оно составляет около 90% получаемого в мире стекла. При варке карбонат натрия и карбонат кальция разлагаются в соответствии с уравнениями:
Na2CO3 → Na2O + CO2
CaCO3 → CaО + CO2
В результате в состав стекла входят оксиды SiO2, Na2O и CaО. Они образуют сложные соединения – силикаты, которые являются натриевыми и кальциевыми солями кремниевой кислоты.
В стекло вместо Na2O с успехом можно вводить K2О, а CaО может быть заменен MgO, PbO, ZnO, BaO. Часть кремнезема можно заменить на оксид бора или оксид фосфора (введением соединений борной или фосфорной кислот). В каждом стекле содержится немного глинозема Al2O3, попадающего из стенок стекловаренного сосуда. Иногда его добавляют специально. Каждый из перечисленных оксидов обеспечивает стеклу специфические свойства. Поэтому, варьируя этими оксидами и их количеством, получают стекла с заданными свойствами. Например, оксид борной кислоты B2O3 приводит к понижению коэффициента теплового расширения стекла, а значит, делает его более устойчивым к резким температурным изменениям. Свинец сильно увеличивает показатель преломления стекла. Оксиды щелочных металлов увеличивают растворимость стекла в воде, поэтому для химической посуды используют стекло с малым их содержанием. В табл. 1 приведен состав (в%) некоторых типичных промышленных стекол.
Таблица 1
Стекло Si02 B2O3 Al2O3 Na2O K2О CaО MgO Pb3O4 ВаО ZnO
Оконное 72 – 2 14 – 9 3 – – –
Бутылочное 70 – 3 17 – 8 2 – – –
Хрустальное 56 – – – 11 – – 33 – –
Лабораторное 85 9 2 4 – – – – – –
Оптическое 34 13 3 – – – – – 46 4
Сода – сырье относительно дорогое и имеющее огромный спрос со стороны различных отраслей народного хозяйства. Поэтому в качестве источника Na2O при варке стекла используют также природный минерал Na2SO4. В СССР его огромные залежи имеются на месте бывшего залива Кара-Богаз-Гол (рядом с Каспийским морем). Однако в этом случае варка стекла требует более высоких температур. Кроме того, в шихту необходимо вводить уголь для восстановления серы в соответствии с уравнением
2Na2SO4 + С → 2Na2O + 2SO2↑ + CO2↑
При варке стекла первым плавится оксид щелочного металла, после чего в этом расплаве начинают растворяться зерна кварца и известняка, вступая в химическое взаимодействие. Поэтому чем больше в стекле оксидов щелочных металлов, тем при меньших температурах оно плавится. В Древнем Египте, когда техника получения высоких температур была несовершенна, в стеклоделии преобладали рецепты с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов (до 30%) и малым содержанием извести (около 3. 5%). В эллинистическую эпоху, с усовершенствованием техники получения высоких температур, содержание оксидов щелочных металлов снижается до 16. 17%, а извести повышается до 10%. Естественно, что такие стекла стали более стойкими к воде. В настоящее время варка стекла проводится при температуре 1400. 1500°C в течение нескольких часов. Процесс варки стеклоделы делят на три стадии: провар шихты, осветление (удаление «мошки» и «свилей»), студка – осторожное охлаждение.
Мошкой стеклоделы называют мелкие пузырьки газа, распределенные по всей массе стекла. Ее удаление из жидкой массы производят «бурлением» при помощи деревянной чурки или обыкновенного сырого картофеля. Помещенные в жидкое стекло, они дают обильное выделение газов, которые и очищают от мошки всю массу. Ее наличие в изделиях считается браком. Мошка особенно недопустима в оптических стеклах.
Стекольным свилем называют нитеобразные потоки, подобные тем, которые можно наблюдать в процессе растворения сахара в воде при медленном перемешивании. Свиль – это видимая граница двух соседних участков стекольной массы. Наличие свилей свидетельствует о плохой перемешанности стекольной массы при варке, т.е. о его низком качестве.
Охлаждение стекла, а точнее изделия из него проводят медленно, чтобы избежать в нем напряжений. При быстром охлаждении стекла поверхностные слои тела затвердевают и могут иметь температуру, близкую к комнатной, а внутренние части, вследствие низкой теплопроводности, могут иметь температуру до 1000°C. Поскольку внутренние части при охлаждении сжимаются, а наружные уже не уменьшаются в размере, в них возникают высокие поверхностные сжимающие напряжения. Внутренние слои, наоборот, испытывают высокие растягивающие напряжения. Такое стеклянное тело называют «закаленным». Закаленное стекло обладает высокой механической прочностью. Однако у него есть и недостатки. При нарушении поверхностного слоя (например, нанесение царапины), т.е. при нарушении сжимающих и растягивающих сил, закаленное стекло разлетается вдребезги.
При медленном охлаждении стеклянного тела растягивающие и сжимающие напряжения не возникают. Такое стекло называют «отожженным». Мелкие изделия, например столовая посуда, отжигаются (охлаждаются) в течение нескольких часов. Крупные и прецизионные изделия, например линзы астрономических объективов диаметра 1 м и более, отжигаются в течение нескольких месяцев.
Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов некоторых металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. Такие стекла называют золотым и медным рубином соответственно. Серебро в коллоидном состоянии окрашивает стекло в желтый цвет. Хорошим красителем является селен. В коллоидном состоянии он окрашивает стекло в розовый цвет, а в виде соединения CdS·3CdSe – в красный. Такое стекло называют селеновым рубином. При окраске оксидами металлов цвет стекла зависит от его состава и от количества оксида-красителя. Например, оксид кобальта (II) в малых количествах дает голубое стекло, а в больших – фиолетово-синее с красноватым оттенком. Оксид меди (II) в натрий-кальциевом стекле дает голубой цвет, а в калиево-цинковом – зеленый. Оксид марганца (П) в натрий-кальциевом стекле дает красно-фиолетовую окраску, а в калиево-цинковом – сине-фиолетовую. Оксид свинца (II) усиливает цвет стекла и придает цвету яркие оттенки.
Бутылочное стекло низкого сорта, как правило, имеет окраску, которая зависит от присутствия в нем ионов Fe2+и Fe3+. Стекольное сырье трудно очищается от железа и поэтому в дешевых сортах оно всегда присутствует. Ионы Fe2+ хорошо поглощают лучи света с длиной волны примерно 600 ммк (желтые и красные) и, следовательно, окрашивают стекло в дополнительный голубой цвет. Ионы Fe3+ поглощают лучи с длиной волны 500 ммк (синие и фиолетовые), окрашивая стекло в желтоватый цвет. Важно отметить, что ионы Fe2+ в области видимого света имеют удельное поглощение, примерно в 10 раз большее, чем ионы Fe3+. Поскольку в стекле одновременно содержатся как ионы Fe2+, так и ионы Fe3+, они и придают стеклу зеленоватую окраску (бутылочный цвет).
Существуют химические и физические способы обесцвечивания стекла. В химическом способе стремятся все содержащееся железо перевести в Fe3+. Для этого в шихту вводят окислители – нитраты щелочных металлов, диоксид церия СеO2, а также оксид мышьяка (III) As2O3 и оксид сурьмы (III) Sb2O3. Химически обесцвеченное стекло лишь слегка окрашено (за счет ионов Fe3+) в желтовато-зеленоватый цвет, но обладает хорошим светопропусканием. При физическом обесцвечивании в состав стекла вводят «красители», т.е. ионы, которые окрашивают его в дополнительные тона к окраске, создаваемой ионами железа, – это оксиды никеля, кобальта, редкоземельных элементов, а также селен. Диоксид марганца MnO2 обладает свойствами как химического, так и физического обесцвечивания. В результате двойного поглощения света стекло становится бесцветным, но его светопропускание понижается. Таким образом, следует различать светопрозрачные и обесцвеченные стекла, поскольку эти понятия различны.
Следует также отметить, что окрашенное стекло иногда предохраняет содержимое бутылок от нежелательного фотохимического воздействия. Поэтому окраску бутылочного стекла иногда специально усиливают.
Одним из важнейших свойств стекла является прозрачность. Однако в ряде случаев стеклу специально придают непрозрачность путем его «глушения». Это процесс, в результате которого стекло становится непрозрачным. Вещества, способствующие помутнению стекла, называют глушителями. Глушение происходит вследствие распределения по всей массе стекла мельчайших кристаллических частиц. Они представляют нерастворившиеся частицы глушителя или частицы, выделившиеся из жидкой массы при охлаждении стекла. Эти частицы обычно прозрачны, но их показатель преломления отличается от показателя преломления стекла. Поэтому падающий на них луч отклоняется от прямолинейного направления и стекло перестает быть прозрачным. В далеком прошлом в качестве глушителей стекла использовали костяную муку, содержащую фосфат кальция Ca3(PO4)2, а также оксиды олова SnO, мышьяка As2O3 и сурьмы Sb2O3. В настоящее время для этой цели применяют криолит Na3[AlF6], плавиковый шпат CaF2 и другие фторидные соединения.
Сильно заглушенное стекло (белого цвета) называют молочным. Для его изготовления чаще всего используют криолит. Молочное стекло используют главным образом для изготовления осветительной арматуры.
Несмотря на то что возраст стеклоделия оценивается в 6 тыс. лет, прозрачное и бесцветное стекло люди научились варить лишь на пороге новой эры. До этого производилось непрозрачное окрашенное в различные тона стекло и из него изготавливались главным образом мелкие изделия: бусы, браслеты, пуговицы, кольца, печатки, шахматные фигуры и др. Стеклодувы античной эпохи начали широко применять холодную обработку стекла: рельефную резьбу, гравировку, шлифовку. Как только было получено прозрачное стекло, стеклоделы стали стремиться изготовить из него оконные пластины. Ученые предполагают, что оконное стекло вначале было цветным. Это объясняется тем, что бесцветное стекло получить было весьма непросто, так как сырье обычно содержит различные примеси, которые придают стеклу окраску. Особенно часто в сырье присутствуют соединения железа. Получение пластин для остекления окон оказалось весьма непростым делом. Изготовление полых изделий довольно сложной формы путем выдувания для человека было более простой задачей, чем получение листового стекла. Эта задача была решена лишь к концу средневековья. При раскопках Помпеи, погребенной под пеплом вулкана Везувия в 79 г. н.э., было установлено, что в очень редких случаях в окна были вставлены пластины стекла, которые были довольно толстыми. По-видимому, тонкое листовое стекло итальянские стеклоделы еще не научились делать.
Считают, что метод выдувания, так же как и способ варки прозрачного стекла, был открыт в период смены летоисчисления. Поводов для его открытия было предостаточно. Для получения высоких температур в металлургии был уже известен способ дутья. При варке стекла, требующей также высоких температур, дутье, в частности, проводилось при помощи легких человека. Для этого использовались длинные и полые тростниковые трубки, конец которых обмазывался глиной. Последнее было необходимо для того, чтобы трубка не загоралась. Таким образом, для открытия метода выдувания стеклянных изделий были созданы все предпосылки. Нужен был только случай, когда конец трубки прикоснется к жидкой стекольной массе. Если это произошло, то, продолжая дуть в трубку, человек должен получить что-то похожее на пузырь. Следующим шагом было помещение выдуваемого «пузыря» в деревянную форму, и полое стеклянное изделие почти готово. Как здесь не вспомнить хорошо известное изречение, что «все гениальное просто».
Вероятно, метод выдувания изделий из стекла был изобретен в различных местах, где культивировалось стеклоделие, примерно в одно и то же время. Однако принято считать, что способ выдувания был изобретен в Александрии в I в. до н.э. На первый взгляд, удивительно, что люди научились делать стеклянные изделия сложной полой конфигурации, но не умели делать листовое стекло. Однако для этого были свои весьма основательные технические затруднения.
Оконное стекло
Впервые оконное стекло, хотя и весьма несовершенное, появилось на рубеже старой и новой эры летоисчисления у римлян. Однако после падения Римской империи секреты его производства были утеряны и в начальный период средневековья в Европе оконного стекла не знали. Естественно возникает вопрос, а что же было в окнах? Часто окна закрывались сплошными деревянными ставнями. В теплые дни они открывались, впуская дневной свет внутрь помещения. В иное время окна закрывались и помещение освещали свечами. В России свечи, которые были дороги, часто заменялись горящей лучиной.
В некоторых дворцах, парадных зданиях и культовых сооружениях в Европе в мелкие ячейки в оконных проемах вставляли пластинки слюды, которые ценились очень дорого. В домах простых людей для этой цели использовались бычий пузырь и промасленная бумага или ткань. В середине XVI в. даже во дворцах французских королей окна закрывались промасленным полотном или бумагой. Лишь в середине XVII в. при Людовике XIV в окнах его дворца появилось стекло в виде маленьких квадратиков, вставленных в свинцовый переплет. Листовое стекло большой площади долго не умели получать. Поэтому даже в XVIII в. застекленные окна имели мелкий переплет. Обратите внимание на реставрированные здания петровской эпохи, например на Меньшиковский дворец в Санкт-Петербурге. Однако вернемся к истокам производства оконного стекла.
Как уже было сказано, римляне научились изготовлять оконное стекло в конце старой эры. Они делали это путем отливки и раскатывания жидкого стекла в форму в виде противня, который изготавливался из глины. Отливки извлекались из формы еще в горячем виде, пока стекло сохраняло пластичность. Таким способом получали оконное стекло толщиной около 10 мм и площадью до 0,5 м2. Поскольку прилегающая к форме сторона листа оказывалась шероховатой, то стекло не было прозрачным.
Такое стекло находили при раскопках в западноевропейских колониях Рима, а также на Востоке вплоть до Черноморского побережья. Как уже было отмечено, после распада Римской империи это ремесло пришло в упадок и способ производства был забыт и никогда не возобновлялся. Новый способ производства оконного стекла был разработан несколько столетий спустя, т.е. в средние века. Этот способ принципиально отличался от древнеримского, так как получался не отливкой, а выдуванием. Вначале выдували шар, который раскатыванием на плитке и размахиванием в воздухе превращался в подобие большой ампулы. После отрезания верхней и нижней части получался цилиндр. Последний разрезался вдоль твердым минералом и на раскаленной глиняной плите разглаживался в лист деревянной гладилкой. Стекло получалось довольно тонким, хотя и небольшого размера. Сторона, прилегавшая к плите при разглаживании, также получалась шероховатой, а значит, стекло опять же было непрозрачным.
На территории древнеславянского государства археологи многократно находили фрагменты стеклянных кругов диаметром 200. 250 мм с хорошо заделанными кромками. Ученые сходятся во мнении, что эти стеклянные круги служили для остекления окон крупных общественных зданий, например храма Киевской Софии и других церквей домонгольской Руси. Считают, что способ их производства сводился к следующему. В форме выдувался сосуд, похожий на конусообразный графин. Дно этого «графина» обрезалось и кромка завертывалась.
В конце средневекового периода в Европе начали широко применять «лунный» способ изготовления листового стекла. В его основу также был положен метод выдувания. При этом способе вначале выдувался шар, затем он сплющивался, к его дну припаивалась ось, а около выдувательной трубки заготовка обрезалась. В результате получалось подобие вазы с припаянной ножкой-осью. Раскаленная «ваза» вращалась с большой скоростью вокруг оси и под действием центробежной силы превращалась в плоский диск. Толщина такого диска была 2. 3 мм, а диаметр доходил до 1,5 м. Далее диск отделялся от оси и отжигался. Такое стекло было гладким и прозрачным. Характерная его особенность – наличие в центре диска утолщения, которое специалисты называют «пупком». Лунный способ производства сделал листовое стекло доступным для населения. Однако на смену ему уже в начале XVIII в. пришел другой более совершенный «халявный» способ, который использовался во всем мире почти в течение двух столетий. По существу, это было усовершенствование средневекового способа выдувания, в результате которого получался цилиндр. «Халявой» называли формируемую массу стекла на конце выдувной трубки. Она доходила до 15. 20 кг и из нее в итоге получались листы стекла площадью до 2. 2,5 м2.
Этот способ позволил получать оконное стекло хорошего качества и относительно недорогое для широких слоев населения. Таким образом, проблема светлого и теплого жилища была разрешена лишь в XVIII в. Это было достигнуто трудом многих поколений стеклоделов в течение двух тысячелетий.
Однако «халявный» способ трудно поддавался механизации, а потребности в оконном стекле росли быстрыми темпами. Поэтому поиски новых способов продолжались и в результате в начале XX в. был внедрен в промышленность механизированный процесс. В основе его лежало наблюдение американца Кларка, сделанное в первой половине XIX в. Оно состояло в том, что если на поверхность жидкого стекла положить железный стержень («приманку»), а затем поднимать его, то стеклянная масса приварится (приклеится) к стержню и потянется за ним в виде полотна. При остывании на воздухе получается стеклянный лист. Однако он получался не с параллельными кромками, а в виде клиновидного полотнища. Следующим шагом на пути разработки механизированного способа было изобретение бельгийца Фурко. Он предложил положить на поверхность расплавленной массы керамический брус («лодочку») с продольной щелью. Керамика легче расплавленной стеклянной массы и потому лодочка плавает на поверхности. Если нажать на лодочку, то расплавленная масса выдавливается из щели. На нее опускают «приманку» и тянут вверх. Если скорость подъема приманки будет равна скорости выдавливания стекломассы, то получится правильное полотнище с параллельными кромками. Дальнейшее завершение решения проблемы носит чисто технический и конструкторский характер – устанавливаются подъемные валики, холодильник и другие приспособления. Толщина листа зависит от скорости подъема и скорости охлаждения листа.
В настоящее время оконное стекло производят по данному способу. Имеется и несколько другой вариант технологического оформления процесса производства листового стекла, который используют в США. В нем вместо лодочки с каждого борта полотна располагается пара роликов, между которыми и проходит полотно. Ролики препятствуют сужению полотна и потому отпадает необходимость в лодочке.
В современном строительстве для остекления общественных зданий, гостиниц и витрин магазинов, а также для авто- и вагоностроения, широко используют стекло толщиной 6. 8 мм и даже до нескольких сантиметров. Такое стекло называют зеркальным. Оно изготавливается методом проката с последующей шлифовкой и полировкой. Когда говорят о здании, построенном из стекла и бетона, то имеют в виду именно такое зеркальное стекло.
Из сказанного видно, какими усилиями далось человеку прозрачное стекло. Однако в некоторых деталях промышленного и бытового интерьера необходимо, чтобы стекло, наоборот, было непрозрачным, но пропускало свет. Стекло для таких целей подвергают пескоструйной обработке или грубой шлифовке. В настоящее время с этой же целью изготавливают узорчатое листовое стекло, т.е. имеющее какой-либо рисунок. Его получают прокатом на столах или между вальцами, на которые нанесен рисунок.
Мелкие стеклянные изделия делают матовыми обработкой фтороводородной (плавиковой) кислотой. Последняя взаимодействует с диоксидом кремния, находящимся на поверхности, с образованием летучего тетрафторида кремния SiF4 в соответствии с уравнением
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2О
Вряд ли современный человек может оценить тот комфорт и удобство, которое дает ему прозрачное листовое стекло. Человек рождается в светлом и теплом помещении и принимает это как должное.
Фотохромные стекла
Фотохромные стекла изменяют окраску под действием излучения. В настоящее время получили распространение очки со стеклами, которые при освещении темнеют, а в отсутствие интенсивного освещения вновь становятся бесцветными. Такие стекла применяют для защиты от солнца сильно остекленных зданий и для поддержания постоянной освещенности помещений, а также на транспорте. Фотохромные стекла содержат оксид бора B2O3, а светочувствительным компонентом является хлорид серебра AgCl в присутствии оксида меди (I) Cu2O. При освещении происходит процесс
AgCl – [hν (свет)] → Ag0 + Cl0
Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла. В темноте реакция протекает в обратном направлении. Оксид меди (I) играет роль своеобразного катализатора.
При интенсивном облучении стекла (в том числе и лабораторного) γ-лучами нейтронами и в меньшей мере α-, и β-лучами также происходит окрашивание стекла (чаще в темные и черные цвета). Это связано с изменением структуры стекла и образования ионов, которые играют роль «цветовых центров». При нагревании стекла до температур, близких к температуре размягчения, окраска исчезает. Иногда подобные стекла используют в качестве дозиметров больших доз излучений.
Витраж
Витраж – это декоративная орнаментальная или тематическая композиция, изготовленная из кусков разноцветного стекла, заполняющая оконный проем. Витраж широко использовался для архитектурного оформления готических храмов. Позже в виде витражей начали выполняться гербы городов в городских ратушах и других зданиях общественного назначения. В подражание этому дворянские дома в виде витражей стали оформлять семейные гербы.
Искусство витража получило развитие в эпоху средневековья и достигло наибольшего расцвета в эпоху Возрождения. Слово витраж происходит от франц. vitre – оконное стекло. Кроме разноцветного стекла использовались стекла, расписанные красками. В качестве последних широко применяли тонкорастертые смеси оксидов металлов (меди, железа и др.) с легкоплавким стеклом. Смеси замешивались на воде, вине или растительном масле и в виде кашицы наносились на стекло. После высыхания расписанное стекло подвергалось обжигу при умеренной температуре. По описанию монаха Теофила в XII в. витражи изготавливались следующим образом. Заранее нарезанные и хорошо подогнанные друг к другу куски цветного стекла обертывались по краям полосками свинца. Обернутые куски раскладывались на столе и плотно подгонялись один к другому, а затем свинцовые перемычки спаивались припоем из сплава олова и свинца. Спаивание проводилось с обеих сторон.
В настоящее время искусство витража начинает возрождаться. Особенно ярко проявляется это в Прибалтике.