Природные стекла
Около 40 – 50 тыс. лет назад человек нашел вблизи затухших вулканов природное стекло – обсидиан* – вещество черного или темно-коричневого цвета, обладающее высокой прочностью, из-за чего древние люди использовали его для изготовления ножей и стрел.
Обсидиан – природное стекло вулканического происхождения, образующееся при быстром охлаждении вулканической лавы, преимущественно при ее истечении в воды океанов и морей [1].
Разнообразные природные стекла использовались древними людьми как для изготовления орудий труда. так и в качестве талисманов. До сих пор некоторые люди верят, что обсидиан – магический камень, обладающий «целебными», «энергетическими», «успокоительными» и другими всевозможными свойствами (перед использованием обязательно уточните вашу совместимость с обсидианом по знаку зодиака, а также не пользуйтесь им, если вы имеете злые намерения).
Если серьезно, природные стекла в массовой культуре приобрели довольно странную репутацию. В процессе поиска информации для статьи автор несколько раз впадала в состояние дикого хохота, наблюдая удивительные вещи на страницах поисковых систем. Хотя, честно говоря, ситуация не очень-то смешная: если в поисковике набрать слово «обсидиан», то практически невозможно найти по такому запросу достоверной научной информации. Нелепости начинаются уже с того момента, когда горе-авторы разнообразных статей про этот вид природного стекла называют обсидиан камнем, хотя если следовать строгому определению, то так его называть не совсем верно. Но это если придираться… А затем человеческая фантазия и вовсе выпускает на волю самые причудливые идеи: обсидиан помогает в продвижении по карьерной лестнице, снижает артериальное давление, а также его называют «когтем Сатаны», вылезающего из ада через вулканы.
В природе встречается много удивительных стекол, сформировавшихся в различных экстремальных условиях. Один из наиболее ярких примеров – стекла образовавшиеся при ударе молнии в песок – фульгуриты. Эти удивительные образования можно встретить, например, в тукуланах* Центральной Якутии.
Тукуланы — это огромные массивы развеваемых песков, похожие на настоящие пустыни и широко распространенные в долинах крупных сибирских рек [2].
Искусство стекловарения
Примерно 3-4 тысячелетия до нашей эры люди научились производить искусственные стекла. История открытия стекла довольно увлекательна – во время пожаров зернохранилищ развивалась высокая температура, следовательно, зола, образовавшаяся от сгорания зерна, сплавлялась и образовывалось силикатное стекло (это стекло примерно на 70% состоит из оксида кремния (IV) или, говоря проще, обычного песка).
Обнаружив случайно, как можно получать стекло, люди начали экспериментировать с его получением. Добавляя оксиды различных металлов, например, получали разноцветные стекла, которые использовали для изготовления украшений, посуды и так далее.
Сначала изделия из стекла получали так: стеклообразующая смесь помещалась в небольшие глиняные тигли, в которых нагревалась до некоторых температур. Форму изделию придавали с помощью прессовки.
Настоящая революция случилась на рубеже нашей эры, когда появилась технология выдувания стекла. Стеклодувная трубка была вплоть до начала 20 века единственной технологией получения стеклянной продукции.
Стекло сегодня
Сложно перечислить все области применения стекол в современном мире. Описание их удивительных вариаций заслуживает отдельной статьи. Стекла получают различной формы, размеров, степени чистоты, их научились поляризовать, используют в высокотехнологичных процессах. Прежде чем говорить об этом подробнее, читателю следует задаться вопросом: «Что такое стекло? Что делает его таким особенным?»
На самом деле физическая химия стекла — это отдельная область науки, которая открывает для обывателя совершенно экстравагантные с точки зрения здравого смысла вещи. Как мы все помним со школы, выделяют три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Однако знали ли вы, что ученые до сих пор не совсем определились, чем на самом деле является стекло: твердым телом или жидкостью. И этот вопрос оказался настолько сложным, что некоторые выделяют стеклообразное состояние как нечто совершенно отличное от твердого или жидкого. Почему возникла эта дилемма и каково официальное определение стекла читайте в следующей статье.
Источники информации:
1) Таганцев, Д. К. Стеклообразные материалы: учебное пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 204 с.
2) Галанин, А. А. Фульгуриты: «автографы молний» в песчаных дюнах Якутии / А. А. Галанин, В. А. Шишков, И. В. Климова. // Природа, 2017. №5.
3) Маньшина, А. А. Стекло. Химия, физика, области применения / А. А. Маньшина, М. Д. Михайлов, И. А. Соколов. — СПб.: Изд-во ВВМ, 2019. 181 с.
АВТОР СТАТЬИ:
Мария Лебедева - студентка Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого