Люди использовали натуральное стекло, особенно обсидиан (вулканическое стекло), задолго до того, как они научились делать стекло. Обсидиан использовался для изготовления ножей, наконечников стрел, ювелирных изделий и денег.
Древнеримский историк Плиний предположил, что финикийские купцы изготовили первый стакан в районе Сирии около 5 000 года до н.э.. Но согласно археологическим данным, первое искусственное стекло было сделано в Восточной Месопотамии и Египте около 3500 года до н. э., а первые стеклянные сосуды были сделаны около 1500 года до н. э. в Египте и Месопотамии. В течение следующих 300 лет стекольная промышленность росла быстрыми темпами, а затем пришла в упадок. В Месопотамии она была возрождена в 700 году до н. э., А В Египте в 500-х годах до н. э. На протяжении последующих 500 лет Египет, Сирия и другие страны вдоль восточного побережья Средиземного моря были центрами производства стекла.
Вначале производство стекла было очень трудным и медленным. Стекловаренные печи были маленькими, и тепла, которое они производили, едва хватало, чтобы расплавить стекло. Но в 1 веке до нашей эры сирийские мастера изобрели ударные трубы. Это революционное открытие сделало производство стекла проще, быстрее и дешевле. Производство стекла процветало в Римской Империи и распространилось из Италии во все страны, находившиеся под ее управлением. В 1000 году нашей эры египетский город Александрия был самым важным центром производства стекла.
Так как же изготавливают столь необходимый материал?
В это трудно поверить, но стекло сделано из жидкого песка. Более конкретно, стекло получают путем нагревания обычного песка (в основном состоящего из диоксида кремния SiO2) до тех пор, пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы можете задаться вопросом, почему то же самое не происходит в жаркие дни на пляже, но ответ на этот вопрос довольно прост—температура плавления, необходимая песку, очень высока, около 1700° по Цельсию. Когда расплавленному песку дают остыть, он не возвращается обратно в свое песчаное желтое состояние, с которого вы начали. Нагревание заставляет его подвергнуться полному химическому превращению, таким образом приобретая новую внутреннюю структуру. Независимо от метода, используемого для охлаждения расплавленного песка, он никогда полностью не принимает состояние твердого вещества(ага, физика 7 класса). Вместо этого он превращается в замороженную жидкость или— аморфное твердое вещество . В основном, стекло больше похоже на помесь твердого и жидкого, показывая некоторые кристаллические структуры, обычно встречающиеся в твердых телах, а также некоторую молекулярную случайность, часто наблюдаемую в жидкостях.
Как производится стекло в промышленности?
Я уже дал вам приблизительное представление о том, как производится стекло, но теперь давайте посмотрим, как стекло производится в промышленности. На промышленном стекольном заводе перед нагреванием в печи песок смешивают с кусками отработанного стекла (часто собранного из вторичной переработки), известняком (карбонат кальция CaCO3 ) и кальцинированной содой (карбонат натрия Na2 CO3 ). Кальцинированная сода, добавляемая в смесь, предназначена исключительно для снижения температуры плавления песка, а также для экономии энергии в процессе производства. Однако это также имеет нежелательный недостаток—из-за такой добавки получается тип стекла, который растворяется в воде. Для борьбы с этим в смесь добавляют известняк. Конечный продукт, полученный в результате этого процесса, технически называется содово-известково-силикатным стеклом . Это содово-известково-силикатное стекло является стеклом общего назначения, которое мы обычно видим вокруг себя.