कांच मनुष्य को ज्ञात सबसे पुरानी और सबसे बहुमुखी सामग्री में से एक है।

मनुष्य कांच को बहुत पहले से जानता है। फिरौन के पहले राजवंश की अवधि के पुरातत्वविदों द्वारा पाए गए फ़ाइनेस सजावट से संकेत मिलता है कि मिस्र में कांच 5 हजार साल पहले के रूप में जाना जाता था। मेसोपोटामिया में खुदाई के दौरान खोजी गई एक कांच की सिलेंडर सील अक्कादियन राजवंश की अवधि की है, यानी यह 4,000 साल से अधिक पुरानी है। जापान और भारत में पाए जाने वाले कांच के बने पदार्थ लगभग 2,000 साल पहले बनाए गए थे। लेकिन कांच के प्रकट होने के समय और स्थान के बारे में वैज्ञानिकों की एक राय नहीं है।

कांच कैसे आया?

किंवदंतियों में से एक का कहना है कि फोनीशियन व्यापारियों ने रहने के दौरान रेतीले किनारे पर खाना पकाया। उन्होंने पत्थरों से नहीं, बल्कि अफ्रीकी सोडा के अपने टुकड़ों से चूल्हा बनाया। पुआल ईंधन के रूप में परोसा जाता था। सुबह उठकर उन्हें राख पर एक गिलास पिंड मिला।

रूसी शिल्पकार एक हजार साल से भी पहले कांच उत्पादन के रहस्यों को जानते थे। उन दिनों क्षार, रेत और चूना कांच के उत्पादन के लिए कच्चे माल थे। पौधे की राख या सोडा का उपयोग क्षार के रूप में किया जाता था।

कांच की रासायनिक संरचना

चश्मा प्राकृतिक और कृत्रिम हैं। प्राकृतिक कांच का निर्माण हो सकता है, उदाहरण के लिए, ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान या जब बिजली गिरती है तो क्वार्ट्ज रेत जमा हो जाती है। लेकिन प्रकृति में प्राकृतिक कांच के निर्माण के इतने कम अवसर हैं कि मानव जाति ने लंबे समय से अपनी जरूरतों के लिए कृत्रिम कांच प्राप्त करना सीखा है।

काँच- पिघल को सुपरकूलिंग करके प्राप्त एक अनाकार शरीर, जिसमें विभिन्न ऑक्साइड होते हैं।

मुख्य घटक किस ऑक्साइड के आधार पर, सिलिकेट ग्लास (SiO2), बोरेट (B203), फॉस्फेट (P205) और संयुक्त (बोरोसिलिकेट, आदि) ग्लास प्रतिष्ठित हैं।

सिलिकेट ग्लास

सबसे आम सिलिकेट ग्लास है। इसका मुख्य घटक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) है। इसमें 70-75% ग्लास होता है। क्वार्ट्ज रेत से सिलिकॉन डाइऑक्साइड प्राप्त किया जाता है। कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) कांच का दूसरा घटक है, जो इसे रासायनिक प्रतिरोध और चमक देता है। प्राचीन काल में, समुद्र के गोले या पेड़ की राख कैल्शियम ऑक्साइड के स्रोत के रूप में कार्य करती थी, क्योंकि लोग चूना पत्थर से परिचित नहीं थे। इन दो घटकों के अलावा, कांच में सोडियम ऑक्साइड (Na2O) और पोटेशियम ऑक्साइड (K2O) होता है, जो कांच के पिघलने के लिए आवश्यक होते हैं। ऑक्साइड के स्रोत सोडा (Na2CO3) और पोटाश (K2CO3) हैं। यदि कांच में केवल उच्च शुद्धता वाली सिलिका होती है, तो इसे क्वार्ट्ज कहा जाता है।

कांच के भौतिक गुण

कांच के भौतिक गुणों के अनुसार साधारण, गर्मी प्रतिरोधी और रंगीन में बांटा गया है।

साधारण चश्मा

साधारण चश्मे के तीन समूह ज्ञात हैं: चूना-सोडियम, चूना-पोटेशियम और चूना-सोडियम-पोटेशियम।

चूना-सोडियम, या सोडा, कांच का उपयोग खिड़की के शीशे, व्यंजन बनाने के लिए किया जाता है।

उच्च तापमान प्रतिरोध चूना-पोटेशियम,या पोटाश, कांच उपकरण और उच्च गुणवत्ता वाले व्यंजनों के उत्पादन में इसके उपयोग की अनुमति देता है।

चूना-सोडियम-पोटेशियमकांच में उच्च रासायनिक प्रतिरोध होता है। ज्यादातर अक्सर व्यंजन के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

नाजुकता पारंपरिक कांच का मुख्य नुकसान है। साधारण कांच के दायरे का विस्तार करने के लिए, इसे टेम्पर्ड और टेम्पर्ड ग्लास प्राप्त किया जाता है, जिसे स्टैलिनाइट कहा जाता है। ट्रिपल-लैमिनेटेड ग्लास बनाने के लिए साधारण कांच का भी उपयोग किया जाता है।

गर्मी प्रतिरोधी चश्मा

गर्मी प्रतिरोधी चश्मे को आग रोक, गर्मी प्रतिरोधी कहा जाता है। उनका उपयोग उन उत्पादों में किया जाता है जो विशेष परिस्थितियों में संचालित होते हैं। गर्मी प्रतिरोधी ग्लास में बोरोसिलिकेट ग्लास, प्रयोगशाला ग्लास और सिरेमिक ग्लास शामिल हैं।

बोरोसिलिकेट ग्लास का उच्च संक्षारण प्रतिरोध और इसकी गर्मी प्रतिरोध रासायनिक इंजीनियरिंग में विशेष प्रतिष्ठान बनाने के लिए इस ग्लास का उपयोग करना संभव बनाता है। यह ग्लास उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोधी कुकवेयर भी बनाता है। प्रयोगशाला के कांच से वही उच्च गुणवत्ता वाला टेबलवेयर बनाया जा सकता है। और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में सीटल का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

रंगीन चश्मा

सख्त होने के बाद, कांच के द्रव्यमान में एक नीला-हरा या पीला-हरा रंग होता है। लेकिन अगर विभिन्न धातु आक्साइड को चार्ज में पेश किया जाता है, जो कांच के पिघलने की प्रक्रिया के दौरान इसकी संरचना को बदलते हैं, तो कांच ठंडा होने के बाद प्रकाश के स्पेक्ट्रम से कुछ रंगों को उजागर करने में सक्षम होगा।

इस तरह के चश्मे का उपयोग कला उत्पादों, सना हुआ ग्लास खिड़कियों, व्यंजनों के निर्माण के लिए किया जाता है।

कांच दो तत्वों को जोड़ता है: आग और बर्फ। आग कांच को बनने में मदद करती है। कांच जब किसी उत्पाद के रूप में जम जाता है तो वह बर्फ जैसा हो जाता है।

आधुनिक लोगों के लिए कांच के बिना अपने जीवन की कल्पना करना असंभव है। यह हमें हर जगह घेरता है: घर पर, परिवहन में, काम पर और छुट्टी पर। कम से कम एक उद्योग का नाम देना असंभव है जिसमें कांच का उपयोग नहीं किया जाएगा।

सभी ठोस क्रिस्टलीय और अनाकार में विभाजित हैं। अनाकार में एक अव्यवस्थित संरचना होती है और यह पर्याप्त रूप से उच्च तापमान पर पिघल सकती है। विज्ञान में हर चीज को शीशा कहते हैं। अनाकार शरीर, जो पिघल के सुपरकूलिंग के परिणामस्वरूप बनते हैं।

रोजमर्रा की जिंदगी में कांच को पारदर्शी नाजुक सामग्री कहा जाता है। एक या किसी अन्य घटक के आधार पर जो मूल ग्लास द्रव्यमान का हिस्सा है, उद्योग निम्न प्रकार के ग्लास को अलग करता है: सिलिकेट, बोरेट, बोरोसिलिकेट, एल्युमिनोसिलिकेट, बोरोलुमिनोसिलिकेट, फॉस्फेट और अन्य।

मूल विधिक्वार्ट्ज रेत (SiO2), सोडा (Na2CO3) और चूने (CaO) के मिश्रण को पिघलाकर कांच प्राप्त किया जाता है। परिणाम Na2O*CaO*6SiO2 संरचना के साथ एक रासायनिक परिसर है।

कांच के भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुण:

घनत्व चश्मा उन घटकों पर निर्भर करता है जो उनकी संरचना बनाते हैं। इस प्रकार, कांच का द्रव्यमान जिसमें बड़ी मात्रा में लेड ऑक्साइड होता है, कांच की तुलना में सघन होता है, अन्य सामग्रियों के बीच, लिथियम, बेरिलियम या बोरॉन के ऑक्साइड।

दबाव की शक्ति - बाहर से किसी भी भार के संपर्क में आने पर सामग्री की आंतरिक तनाव का विरोध करने की क्षमता। इस मामले में, एक विशेष प्रकार के कांच की ताकत की डिग्री पर निर्भर करता है रासायनिकइसकी रचना में शामिल है। कैल्शियम या बोरॉन के ऑक्साइड युक्त चश्मा अधिक टिकाऊ होते हैं। लेड और एल्युमिनियम ऑक्साइड वाले ग्लासों में कम ताकत होती है। विभिन्न क्षति (दरारें, गहरी खरोंच) सामग्री की ताकत को काफी कम कर देती हैं। शक्ति सूचकांक को कृत्रिम रूप से बढ़ाने के लिए, कुछ कांच उत्पादों की सतह को एक ऑर्गोसिलिकॉन फिल्म के साथ लेपित किया जाता है।

भंगुरता - बाहरी ताकतों की कार्रवाई के तहत निकायों की यांत्रिक संपत्ति का पतन। कांच की नाजुकता का मूल्य मुख्य रूप से इसके घटक घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन कांच के द्रव्यमान की एकरूपता पर अधिक हद तक (इसकी संरचना में शामिल घटक शुद्ध, शुद्ध होना चाहिए) और दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है कांच उत्पाद।

कठोरता - एक सामग्री की यांत्रिक संपत्ति दूसरे के प्रवेश का विरोध करने के लिए, इसमें कठिन एक। एक विशेष स्केल टेबल का उपयोग करके किसी विशेष सामग्री की कठोरता की डिग्री निर्धारित करना संभव है जो कुछ खनिजों के गुणों को दर्शाता है, जो आरोही क्रम में व्यवस्थित होते हैं, कम कठोर तालक से शुरू होते हैं, जिसकी कठोरता को एक के रूप में लिया जाता है, और सबसे कठिन के साथ समाप्त - 10 पारंपरिक रूप से स्वीकृत इकाइयों की कठोरता वाला हीरा। एक विशेष प्रकार के कांच की कठोरता की डिग्री मुख्य रूप से इसके घटक घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है। इस प्रकार, कांच के द्रव्यमान के निर्माण में लेड ऑक्साइड का उपयोग कांच की कठोरता को काफी कम कर देता है। और, इसके विपरीत, सिलिकेट ग्लास को यांत्रिक रूप से संसाधित करना काफी कठिन होता है।

ताप की गुंजाइश - राज्य को बदले बिना किसी भी प्रक्रिया में एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त करने और संग्रहीत करने के लिए निकायों की संपत्ति। कांच की गर्मी क्षमता सीधे उन घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है जो प्रारंभिक ग्लास द्रव्यमान बनाते हैं। कांच के द्रव्यमान में सीसा और बेरियम ऑक्साइड की मात्रा जितनी अधिक होगी, तापीय चालकता उतनी ही कम होगी। और प्रकाश ऑक्साइड, जैसे, उदाहरण के लिए, लिथियम ऑक्साइड, कांच की तापीय चालकता को बढ़ा सकते हैं। कम ताप क्षमता वाला ग्लास अधिक धीरे-धीरे ठंडा होता है।

ऊष्मीय चालकता - निकायों की संपत्ति एक सतह से दूसरी सतह तक गर्मी पारित करने के लिए, बशर्ते कि उनके पास हो अलग तापमान. कांच अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करता है। इसके अलावा, उच्चतम तापीय चालकता क्वार्ट्ज ग्लास के लिए नोट की गई थी। कांच के कुल द्रव्यमान में सिलिकॉन ऑक्साइड के अनुपात में कमी के साथ या जब इसे किसी अन्य पदार्थ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो तापीय चालकता का स्तर कम हो जाता है।

नरमी शुरू तापमान वह तापमान है जिस पर एक अनाकार शरीर नरम और पिघलने लगता है। सबसे कठिन - क्वार्ट्ज - कांच केवल 1200-1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ख़राब होना शुरू होता है। अन्य प्रकार के कांच पहले से ही 550-650 0C के तापमान पर नरम हो जाते हैं। एक विशेष ग्रेड और कांच के प्रकार के पिघलने की शुरुआत के तापमान का मूल्य घटकों की रासायनिक संरचना से निर्धारित होता है। तो, सिलिकॉन या एल्यूमीनियम के दुर्दम्य ऑक्साइड नरम होने की शुरुआत के तापमान स्तर को बढ़ाते हैं, और कम पिघलने वाले (सोडियम और पोटेशियम ऑक्साइड), इसके विपरीत, इसे कम करते हैं।

थर्मल विस्तार - उच्च तापमान के प्रभाव में शरीर के आकार के विस्तार की घटना। परिष्करण सामग्री का चयन किया जाना चाहिए ताकि उनके थर्मल विस्तार का मूल्य मुख्य उत्पाद के कांच के द्रव्यमान के समान संकेतक से मेल खाता हो। चश्मे के थर्मल विस्तार का गुणांक सीधे प्रारंभिक द्रव्यमान की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। कांच के द्रव्यमान में अधिक क्षार ऑक्साइड, थर्मल विस्तार सूचकांक जितना अधिक होता है, और, इसके विपरीत, कांच में सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और बोरॉन ऑक्साइड की उपस्थिति इस मूल्य को कम कर देती है।

गर्मी प्रतिरोध - बाहरी तापमान में तेज बदलाव के परिणामस्वरूप जंग और विनाश का विरोध करने के लिए कांच की क्षमता। यह गुणांक न केवल द्रव्यमान की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, बल्कि उत्पाद के आकार के साथ-साथ इसकी सतह पर गर्मी हस्तांतरण की मात्रा पर भी निर्भर करता है।

रासायनिक प्रतिरोध - शरीर की पानी, नमक के घोल, गैसों और वायुमंडलीय नमी के प्रभाव में न आने की क्षमता। रासायनिक प्रतिरोध के संकेतक कांच के द्रव्यमान और प्रभावित करने वाले एजेंट की गुणवत्ता पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार, कांच जो पानी के संपर्क में आने पर खराब नहीं होता है, क्षारीय और खारा समाधान के संपर्क में आने पर विकृत हो सकता है।

ऑप्टिकल गुण:

प्रकाश अपवर्तन - दो पारदर्शी माध्यमों की सीमा से गुजरने पर प्रकाश पुंज की दिशा बदलना। कांच के प्रकाश के अपवर्तन को इंगित करने वाला मान हमेशा एक से अधिक होता है।

प्रकाश का परावर्तन - यह एक प्रकाश पुंज की वापसी है जब यह अलग-अलग अपवर्तनांक वाले दो माध्यमों की सतह पर गिरता है।

प्रकाश फैलाव - अपवर्तित होने पर प्रकाश पुंज का स्पेक्ट्रम में अपघटन। कांच के प्रकाश फैलाव का मूल्य सीधे सामग्री की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। कांच के द्रव्यमान में भारी ऑक्साइड की उपस्थिति फैलाव सूचकांक को बढ़ाती है।

प्रकाश अवशोषण - प्रकाश पुंज के पारित होने की तीव्रता को कम करने के लिए माध्यम की क्षमता। चश्मे की प्रकाश अवशोषण दर कम होती है। यह केवल विभिन्न रंगों के उपयोग के साथ-साथ तैयार उत्पादों के प्रसंस्करण के विशेष तरीकों का उपयोग करके कांच के निर्माण में बढ़ता है।

प्रकाश बिखरना विभिन्न दिशाओं में प्रकाश किरणों का विक्षेपण है। प्रकाश प्रकीर्णन सूचकांक कांच की सतह की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। तो, किसी न किसी सतह से गुजरते हुए, बीम आंशिक रूप से बिखरा हुआ है, और इसलिए ऐसा ग्लास पारभासी दिखता है।

यूएसएसआर के विज्ञान अकादमी के शब्दावली आयोग ने कांच को निम्नलिखित परिभाषा दी:

"ग्लास, पिघल को सुपरकूलिंग करके प्राप्त किए गए सभी अनाकार निकायों को संदर्भित करता है, रासायनिक संरचना और जमने की तापमान सीमा की परवाह किए बिना, और चिपचिपाहट में क्रमिक वृद्धि के परिणामस्वरूप, ठोस पदार्थों के यांत्रिक गुणों और एक से संक्रमण की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप। एक कांच की अवस्था में तरल अवस्था प्रतिवर्ती होनी चाहिए।"

वैज्ञानिक शब्द "ग्लासी स्टेट" के विपरीत ग्लास को एक तकनीकी शब्द माना जाता है। कांच में बुलबुले, छोटे क्रिस्टल हो सकते हैं। एक कांच की सामग्री में, बहुत बड़ी संख्या में छोटे क्रिस्टल भी विशेष रूप से बनाए जा सकते हैं, जिससे सामग्री अपारदर्शी हो जाती है या इसे एक अलग रंग दे सकती है। ऐसी सामग्री को "दूधिया" कांच, रंगीन कांच, आदि कहा जाता है।

आधुनिक अवधारणाएं "ग्लास" और "ग्लासी स्टेट" शब्दों के बीच अंतर करती हैं। "कांच का": "ठंडा करने के दौरान क्रिस्टलीकरण को रोकने के लिए पर्याप्त दर पर एक तरल को ठंडा करके बनने वाला एक ठोस, गैर-क्रिस्टलीय पदार्थ।" एन.वी. सोलोमिन के अनुसार, "कांच एक ऐसा पदार्थ है जिसमें मुख्य रूप से कांच जैसा पदार्थ होता है।"

कांच की अवस्था में सभी पदार्थों में कई सामान्य भौतिक और रासायनिक विशेषताएं होती हैं। विशिष्ट कांच के शरीर:

1. समस्थानिक, अर्थात्। उनके गुण सभी दिशाओं में समान हैं;

2. गर्म होने पर, वे क्रिस्टल की तरह पिघलते नहीं हैं, लेकिन धीरे-धीरे नरम हो जाते हैं, एक भंगुर से एक चिपचिपा, अत्यधिक चिपचिपा और ड्रॉप-तरल अवस्था में गुजरते हैं;

3. अपने मूल गुणों को पुनः प्राप्त करते हुए, विपरीत रूप से पिघलाएं और कठोर करें।

प्रेस और गुणों की उत्क्रमणीयता इंगित करती है कि कांच बनाने वाले पिघलने और ठोस गिलास सही समाधान हैं। तापमान में कमी के साथ किसी पदार्थ का द्रव अवस्था से ठोस अवस्था में संक्रमण दो तरह से हो सकता है: पदार्थ कांच के रूप में क्रिस्टलीकृत या जम जाता है।

लगभग सभी पदार्थ पहले पथ का अनुसरण कर सकते हैं। हालांकि, क्रिस्टलीकरण पथ केवल उन पदार्थों के लिए सामान्य है, जो तरल अवस्था में होने के कारण, कम चिपचिपाहट रखते हैं और जिनकी चिपचिपाहट क्रिस्टलीकरण के क्षण तक अपेक्षाकृत धीरे-धीरे बढ़ती है।

दूसरे समूह के लिए, वे क्षार की एकाग्रता पर या किसी अन्य चयनित घटकों की एकाग्रता पर एक निर्णायक सीमा तक निर्भर करते हैं। संरचना पर उनकी निर्भरता प्रभावित करती है: चिपचिपाहट, विद्युत चालकता, आयन प्रसार दर, ढांकता हुआ नुकसान, रासायनिक प्रतिरोध, प्रकाश संचरण, कठोरता, सतह तनाव।

भौतिक गुणकांच

खिड़की के शीशे सहित साधारण सोडियम-पोटेशियम-सिलिकेट ग्लास का घनत्व 2500-2600 किग्रा/एम3 के बीच उतार-चढ़ाव करता है। तापमान में 20 से 1300 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के साथ, अधिकांश चश्मे का घनत्व 6-12% कम हो जाता है, अर्थात 100 डिग्री सेल्सियस से घनत्व 15 किग्रा / मी 3 कम हो जाता है। पारंपरिक annealed ग्लास की संपीड़ित ताकत 500-2000MPa है, विंडो ग्लास 900-1000MPa है।

कांच की कठोरता रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है। 4,000-10,000 एमपीए के भीतर चश्मे की अलग कठोरता होती है। सबसे कठिन क्वार्ट्ज ग्लास है, क्षार ऑक्साइड की सामग्री में वृद्धि के साथ, चश्मे की कठोरता कम हो जाती है।

नाजुकता। कांच, हीरे और क्वार्ट्ज के साथ, पूरी तरह से भंगुर सामग्री है। चूंकि भंगुरता प्रभाव पर सबसे अधिक स्पष्ट होती है, इसलिए यह प्रभाव शक्ति की विशेषता है। कांच की प्रभाव शक्ति विशिष्ट चिपचिपाहट पर निर्भर करती है।

ऊष्मीय चालकता। क्वार्ट्ज ग्लास में सबसे अधिक तापीय चालकता होती है। साधारण खिड़की के शीशे में 0.97 W/(m.K) होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तापीय चालकता बढ़ती है, तापीय चालकता कांच की रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है।

ऑक्साइड ग्लास की उच्च पारदर्शिता ने उन्हें ग्लेज़िंग इमारतों, दर्पणों और ऑप्टिकल उपकरणों के लिए अपरिहार्य बना दिया है, जिसमें लेजर, टेलीविजन, फिल्म और फोटोग्राफिक उपकरण आदि शामिल हैं। शीट ग्लास, विंडो ग्लास, डिस्प्ले ग्लास के निर्माण के लिए, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि प्रकाश संचरण गुणांक सीधे कांच की सतह की परावर्तनशीलता और इसकी अवशोषित क्षमता पर निर्भर करता है। सैद्धांतिक रूप से, यहां तक ​​​​कि सही ग्लास जो प्रकाश को अवशोषित नहीं करता है, वह 92% से अधिक प्रकाश संचारित नहीं कर सकता है।

कांच के ऑप्टिकल गुण: अपवर्तनांक कांच की उस पर पड़ने वाले प्रकाश को अपवर्तित करने की क्षमता है। सिरेमिक रंगों के उत्पादन के लिए, अपवर्तक सूचकांक बहुत महत्वपूर्ण है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह कितना प्रकाश परावर्तित करता है। सिरेमिक उत्पादऔर यह कैसा दिखेगा।

यांत्रिक गुण: भार की समाप्ति के बाद अपने मूल आकार को बहाल करने के लिए लोच एक ठोस शरीर की संपत्ति है। लोच को सामान्य लोच के मापांक के रूप में ऐसी मात्राओं की विशेषता है, जो तनाव (संपीड़न) में भार के प्रभाव में उत्पन्न होने वाले तनावों के परिमाण को निर्धारित करता है।

आंतरिक घर्षण: ग्लासी सिस्टम में यांत्रिक, विशेष रूप से ध्वनि और अल्ट्रासोनिक कंपन को अवशोषित करने की क्षमता होती है। दोलनों का अवमंदन काँच में विषमताओं की संरचना पर निर्भर करता है।

सिलिकेट सिस्टम के थर्मल गुण अध्ययन और सिरेमिक और ग्लास उत्पादों के निर्माण दोनों में सबसे महत्वपूर्ण गुण हैं।

विशिष्ट ऊष्मा क्षमता: - कांच के एक इकाई द्रव्यमान को 1°C तक गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा Q की मात्रा से निर्धारित होती है।

रासायनिक प्रतिरोध - विभिन्न आक्रामक मीडिया का प्रतिरोध - चश्मे के बहुत महत्वपूर्ण गुणों में से एक दवा के लिए महत्वपूर्ण है। टेम्पर्ड ग्लास अच्छी तरह से एनाल्ड ग्लास की तुलना में 1.5-2 गुना तेजी से टूटते हैं। आधुनिक निर्माण में, खिड़की, दरवाजे और अन्य उद्घाटन के लिए सूर्य और गर्मी-परिरक्षण गुणों वाले विशेष चश्मे का उपयोग किया जाता है। इन चश्मों के लिए, प्रकाश प्रवाह की वर्णक्रमीय प्रकृति महत्वपूर्ण है जो स्पष्टीकरण से गुजरी है, रंग टोन का आकलन। इन विशेषताओं के आधार पर, एक निश्चित प्रकार के कांच का चयन किया जाता है, साथ ही थर्मल और प्रकाश गुणों का निर्धारण, काम करने की स्थिति पर उनका प्रभाव, इमारतों और संरचनाओं का डिजाइन।

लंबे समय से, खिड़कियों को हल्का और रहने की जगह को आराम देने के लिए बनाया गया है। चूंकि कांच दुर्लभ था, इसके बजाय अन्य सामग्रियों का उपयोग किया जाता था। सौभाग्य से, आजकल कांच असामान्य नहीं है: इसका उपयोग हर जगह और विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इसके अलावा, आप न केवल साधारण खिड़की के शीशे खरीद सकते हैं, बल्कि रंगीन कांच की खिड़कियां बनाने के लिए रंगीन कांच भी खरीद सकते हैं।

सभी ठोस क्रिस्टलीय और अनाकार में विभाजित हैं। उत्तरार्द्ध में पर्याप्त उच्च तापमान पर पिघलने की संपत्ति होती है। क्रिस्टलीय निकायों के विपरीत, उनके पास व्यवस्थित आयनों के केवल छोटे क्षेत्रों के साथ एक संरचना होती है, और ये क्षेत्र एक दूसरे से जुड़े होते हैं ताकि वे एक विषमता बना सकें।

विज्ञान (रसायन विज्ञान, भौतिकी) में, कांच को सभी अनाकार निकायों को कॉल करने का रिवाज है जो पिघल के सुपरकूलिंग के परिणामस्वरूप बनते हैं। ये पिंड, श्यानता की मात्रा में क्रमिक वृद्धि के कारण, ठोस पिंडों की सभी विशेषताओं से संपन्न हैं। उनके पास ठोस से तरल अवस्था में विपरीत संक्रमण का गुण भी होता है।

रोजमर्रा की जिंदगी में कांच को पारदर्शी नाजुक सामग्री कहा जाता है। एक या किसी अन्य घटक के आधार पर जो मूल ग्लास द्रव्यमान का हिस्सा है, उद्योग निम्न प्रकार के ग्लास को अलग करता है: सिलिकेट, बोरेट, बोरोसिलिकेट, एल्युमिनोसिलिकेट, बोरोलुमिनोसिलिकेट, फॉस्फेट और अन्य।

किसी भी अन्य भौतिक शरीर की तरह, कांच में कई गुण होते हैं।

कांच के भौतिक और यांत्रिक गुण

ग्लास घनत्वउनकी संरचना में शामिल घटकों पर निर्भर करता है। इस प्रकार, कांच का द्रव्यमान जिसमें बड़ी मात्रा में लेड ऑक्साइड होता है, कांच की तुलना में सघन होता है, अन्य सामग्रियों के बीच, लिथियम, बेरिलियम या बोरॉन के ऑक्साइड। एक नियम के रूप में, कांच (खिड़की, कंटेनर, उच्च-गुणवत्ता, गर्मी प्रतिरोधी) का औसत घनत्व 2.24×10 क्यूबिक मीटर - 2.9×10 क्यूबिक मीटर किग्रा/एम3 से होता है। क्रिस्टल का घनत्व कुछ अधिक है: घन में 3.5 x 10 से - किलो / एम 3 के घन में 3.7 x 10।

ताकत. भौतिक विज्ञान और रसायन विज्ञान में संपीड़न शक्ति के तहत, बाहर से किसी भी भार के संपर्क में आने पर आंतरिक तनावों का विरोध करने के लिए सामग्री की क्षमता को समझने की प्रथा है। कांच की तन्य शक्ति 500 ​​से 2000 एमपीए (क्रिस्टल - 700-800 एमपीए) है। आइए इस मूल्य की तुलना कच्चा लोहा और स्टील की ताकत से करें: क्रमशः 600-1200 और 2000 एमपीए।

उसी समय, एक विशेष प्रकार के कांच की ताकत की डिग्री उस रासायनिक पदार्थ पर निर्भर करती है जो इसका हिस्सा है।

कैल्शियम या बोरॉन के ऑक्साइड युक्त चश्मा अधिक टिकाऊ होते हैं। लेड और एल्युमिनियम ऑक्साइड वाले ग्लासों में कम ताकत होती है।

तन्यता ताकतकांच की तन्यता ताकत केवल 35-100 एमपीए है। कांच की तन्य शक्ति की डिग्री काफी हद तक इसकी सतह पर बनने वाले विभिन्न दोषों की उपस्थिति पर निर्भर करती है। विभिन्न क्षति (दरारें, गहरी खरोंच) सामग्री की ताकत को काफी कम कर देती हैं। शक्ति सूचकांक को कृत्रिम रूप से बढ़ाने के लिए, कुछ कांच उत्पादों की सतह को एक ऑर्गोसिलिकॉन फिल्म के साथ लेपित किया जाता है।

भंगुरता- बाहरी ताकतों की कार्रवाई के तहत निकायों की यांत्रिक संपत्ति का पतन। कांच की नाजुकता का मूल्य मुख्य रूप से इसके घटक घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन कांच के द्रव्यमान की एकरूपता पर अधिक हद तक (इसकी संरचना में शामिल घटक शुद्ध, शुद्ध होना चाहिए) और दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है कांच उत्पाद।

कठोरताएक सामग्री की यांत्रिक संपत्ति को दूसरे के प्रवेश का विरोध करने के लिए निरूपित करें, इसमें कठिन एक। एक विशेष स्केल टेबल का उपयोग करके किसी विशेष सामग्री की कठोरता की डिग्री निर्धारित करना संभव है जो कुछ खनिजों के गुणों को दर्शाता है, जो आरोही क्रम में व्यवस्थित होते हैं, कम कठोर तालक से शुरू होते हैं, जिसकी कठोरता को एक के रूप में लिया जाता है, और सबसे कठिन के साथ समाप्त - 10 पारंपरिक रूप से स्वीकृत इकाइयों की कठोरता वाला हीरा।

तथाकथित अपघर्षक कठोरता विधि का उपयोग करके अक्सर कांच की कठोरता को पीसकर "मापा" जाता है। इस मामले में, इसका मूल्य कुछ पीसने की स्थितियों के तहत कांच उत्पाद की एक इकाई सतह की छीलने की दर के आधार पर निर्धारित किया जाता है।

कठोरता की डिग्रीएक या दूसरे प्रकार का कांच मुख्य रूप से इसके घटक घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। इस प्रकार, कांच के द्रव्यमान के निर्माण में लेड ऑक्साइड का उपयोग कांच की कठोरता को काफी कम कर देता है। और, इसके विपरीत, सिलिकेट ग्लास को यांत्रिक रूप से संसाधित करना काफी कठिन होता है।

ऊष्मा क्षमता किसी भी प्रक्रिया में बिना अवस्था बदले एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा प्राप्त करने और संग्रहीत करने के लिए निकायों की संपत्ति है।

कांच की गर्मी क्षमतासीधे उन घटकों की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है जो प्रारंभिक ग्लास द्रव्यमान बनाते हैं। उसके विशिष्ट ऊष्माऔसत तापमान पर 0.33-1.05 J / (kgxK) होता है। इसके अलावा, कांच के द्रव्यमान में सीसा और बेरियम ऑक्साइड की सामग्री जितनी अधिक होगी, तापीय चालकता सूचकांक उतना ही कम होगा। लेकिन प्रकाश ऑक्साइड, जैसे, उदाहरण के लिए, लिथियम ऑक्साइड, कांच की तापीय चालकता को बढ़ा सकते हैं।

कांच उत्पादों के निर्माण में, यह याद रखना चाहिए कि कम ताप क्षमता वाले अनाकार निकाय उच्च ताप क्षमता वाले निकायों की तुलना में बहुत अधिक धीरे-धीरे ठंडा होते हैं। ऐसे निकायों में, बाहरी तापमान में वृद्धि के साथ गर्मी क्षमता की मात्रा में भी वृद्धि होती है। इसके अलावा, तरल अवस्था में, यह आंकड़ा कुछ तेजी से बढ़ता है। यह विभिन्न प्रकार के चश्मे के लिए भी सच है।

ऊष्मीय चालकता. विज्ञान में यह शब्द निकायों की संपत्ति को एक सतह से दूसरी सतह तक गर्मी को पारित करने के लिए दर्शाता है, बशर्ते कि बाद में अलग-अलग तापमान हों।

यह ज्ञात है कि कांच खराब तरीके से गर्मी का संचालन करता है (वैसे, इस संपत्ति का व्यापक रूप से भवनों के निर्माण में उपयोग किया जाता है)। इसकी तापीय चालकता का स्तर औसत 0.95-0.98 W / (m x K) है। इसके अलावा, उच्चतम तापीय चालकता क्वार्ट्ज ग्लास के लिए नोट की गई थी। कांच के कुल द्रव्यमान में सिलिकॉन ऑक्साइड के अनुपात में कमी के साथ या जब इसे किसी अन्य पदार्थ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो तापीय चालकता का स्तर कम हो जाता है।

नरमी शुरू तापमान- यह वह तापमान है जिस पर शरीर (अनाकार) नरम और पिघलने लगता है। सबसे कठिन - क्वार्ट्ज - कांच केवल 1200-1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ख़राब होना शुरू होता है। अन्य प्रकार के कांच पहले से ही 550-650 0C के तापमान पर नरम हो जाते हैं। कांच के साथ विभिन्न कार्यों में इन संकेतकों को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है: उत्पादों को उड़ाने की प्रक्रिया में, इन उत्पादों के किनारों को संसाधित करते समय, साथ ही साथ उनकी सतहों के थर्मल पॉलिशिंग के दौरान।

मूल्य पिघलने शुरू तापमानएक या दूसरे ग्रेड और ग्लास का प्रकार घटकों की रासायनिक संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है। तो, सिलिकॉन या एल्यूमीनियम के दुर्दम्य ऑक्साइड नरम होने की शुरुआत के तापमान स्तर को बढ़ाते हैं, और कम पिघलने वाले (सोडियम और पोटेशियम ऑक्साइड), इसके विपरीत, इसे कम करते हैं।

थर्मल विस्तार. इस शब्द का प्रयोग उच्च तापमान के प्रभाव में शरीर के आकार के विस्तार की घटना को दर्शाने के लिए किया जाता है। सतह पर विभिन्न ओवरले के साथ ग्लास उत्पादों के निर्माण में इस मूल्य को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है। परिष्करण सामग्री का चयन किया जाना चाहिए ताकि उनके थर्मल विस्तार का मूल्य मुख्य उत्पाद के कांच के द्रव्यमान के समान संकेतक से मेल खाता हो।

थर्मल विस्तार गुणांककांच सीधे प्रारंभिक द्रव्यमान की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। कांच के द्रव्यमान में अधिक क्षार ऑक्साइड, थर्मल विस्तार सूचकांक जितना अधिक होता है, और, इसके विपरीत, कांच में सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और बोरॉन ऑक्साइड की उपस्थिति इस मूल्य को कम कर देती है।

गर्मी प्रतिरोधबाहरी तापमान में तेज बदलाव के परिणामस्वरूप जंग और विनाश का विरोध करने के लिए कांच की क्षमता निर्धारित की जाती है। यह गुणांक न केवल द्रव्यमान की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, बल्कि उत्पाद के आकार के साथ-साथ इसकी सतह पर गर्मी हस्तांतरण की मात्रा पर भी निर्भर करता है।

कांच के ऑप्टिकल गुण

प्रकाश अपवर्तन- इसलिए विज्ञान में वे दो पारदर्शी मीडिया की सीमा से गुजरने पर प्रकाश किरण की दिशा में परिवर्तन को कहते हैं। कांच के प्रकाश के अपवर्तन को इंगित करने वाला मान हमेशा एक से अधिक होता है।

प्रकाश का परावर्तन- यह एक प्रकाश पुंज की वापसी है जब यह अलग-अलग अपवर्तनांक वाले दो माध्यमों की सतह पर गिरता है।

प्रकाश फैलाव- अपवर्तित होने पर प्रकाश पुंज का स्पेक्ट्रम में अपघटन। कांच के प्रकाश फैलाव का मूल्य सीधे सामग्री की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। कांच के द्रव्यमान में भारी ऑक्साइड की उपस्थिति फैलाव सूचकांक को बढ़ाती है। यह वह गुण है जो क्रिस्टल उत्पादों में तथाकथित प्रकाश के खेल की घटना की व्याख्या करता है।

प्रकाश को अवशोषित करकेप्रकाश पुंज के पारित होने की तीव्रता को कम करने के लिए माध्यम की क्षमता का निर्धारण। चश्मे की प्रकाश अवशोषण दर कम होती है। यह केवल विभिन्न रंगों के उपयोग के साथ-साथ तैयार उत्पादों के प्रसंस्करण के विशेष तरीकों का उपयोग करके कांच के निर्माण में बढ़ता है।

प्रकाश बिखरनाविभिन्न दिशाओं में प्रकाश किरणों का विक्षेपण है। प्रकाश प्रकीर्णन सूचकांक कांच की सतह की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। तो, किसी न किसी सतह से गुजरते हुए, बीम आंशिक रूप से बिखरा हुआ है, और इसलिए ऐसा ग्लास पारभासी दिखता है। यह संपत्ति, एक नियम के रूप में, लैंप के लिए ग्लास लैंपशेड और लैंप के लिए प्लाफॉन्ड के निर्माण में उपयोग की जाती है।

कांच के रासायनिक गुण

के बीच रासायनिक गुणकांच और उससे बने उत्पादों के रासायनिक प्रतिरोध को उजागर करना आवश्यक है।

विज्ञान में रासायनिक प्रतिरोध पानी, नमक के घोल, गैसों और वायुमंडलीय नमी के प्रभावों का विरोध करने की शरीर की क्षमता है। रासायनिक प्रतिरोध के संकेतक कांच के द्रव्यमान और प्रभावित करने वाले एजेंट की गुणवत्ता पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार, कांच जो पानी के संपर्क में आने पर खराब नहीं होता है, क्षारीय और खारा समाधान के संपर्क में आने पर विकृत हो सकता है।

सिलिकेट ग्लास गुणों के असामान्य संयोजन, पारदर्शिता, पूर्ण पानी की जकड़न और सार्वभौमिक रासायनिक प्रतिरोध द्वारा प्रतिष्ठित हैं। यह सब कांच की विशिष्ट संरचना और संरचना द्वारा समझाया गया है।

घनत्वकांचरासायनिक संरचना पर निर्भर करता है और पारंपरिक भवन कांच के लिए 2400...2600 किग्रा/मी 3 है। खिड़की के शीशे का घनत्व 2550 किग्रा / मी है। लेड ऑक्साइड ("बोहेमियन क्रिस्टल") वाले चश्मे को उच्च घनत्व द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है - 3000 किग्रा / मी 3 से अधिक। कांच की सरंध्रता और जल अवशोषण लगभग 0% के बराबर है।

यांत्रिक विशेषताएं। भवन संरचनाओं में कांच अधिक बार झुकने, खिंचाव और प्रभाव के अधीन होता है और कम बार संपीड़न के अधीन होता है, इसलिए, मुख्य संकेतक जो इसे निर्धारित करते हैं यांत्रिक विशेषताएं, तन्य शक्ति और भंगुरता माना जाना चाहिए।

सैद्धांतिक कांच तन्यता ताकत - (10...12) 10 3 एमपीए। व्यवहार में, यह मान 200...300 गुना कम है और 30 से 60 एमपीए के बीच है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि कांच में कमजोर क्षेत्र हैं (सूक्ष्म विषमताएं, सतह दोष, आंतरिक तनाव)। कांच के उत्पादों का आकार जितना बड़ा होगा, ऐसे क्षेत्रों की उपस्थिति की संभावना उतनी ही अधिक होगी। परीक्षण उत्पाद के आकार पर कांच की ताकत की निर्भरता का एक उदाहरण ग्लास फाइबर है। 1 ... 10 माइक्रोन के व्यास वाले फाइबरग्लास की तन्यता ताकत 300 ... 500 एमपीए होती है, यानी शीट ग्लास की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक। कांच खरोंच की तन्य शक्ति को दृढ़ता से कम करें; हीरे से कांच काटना इसी पर आधारित है।

ग्लास कंप्रेसिव स्ट्रेंथ उच्च - 900 ... 1000 एमपीए, यानी लगभग स्टील और कच्चा लोहा जैसा। तापमान में - 50 से + 70 डिग्री सेल्सियस तक, कांच की ताकत व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है।

सामान्य तापमान पर ग्लास इस तथ्य की विशेषता है कि इसमें कोई प्लास्टिक विकृति नहीं है। लोड होने पर, यह भंगुर फ्रैक्चर तक हुक के नियम का पालन करता है। लोचदार मापांकग्लास ई =(7...7.5) 10 4 एमपीए।

भंगुरता - कांच का मुख्य नुकसान। भंगुरता का मुख्य संकेतक तन्य शक्ति के लिए लोच के मापांक का अनुपात है ई / आर पी।कांच के लिए, यह 1300 ... 1500 (स्टील के लिए 400 ... 460, रबर 0.4 ... 0.6) है। इसके अलावा, कांच की संरचना (एकरूपता) की एकरूपता दरारों के निर्बाध विकास में योगदान करती है, जो भंगुरता की अभिव्यक्ति के लिए एक आवश्यक शर्त है।

कांच की कठोरता,जो, रासायनिक संरचना के संदर्भ में, फेल्डस्पार के करीब एक पदार्थ है, इन खनिजों के समान है, और, रासायनिक संरचना के आधार पर, मोह पैमाने पर 5 ... 7 की सीमा में है।

ऑप्टिकल गुण चश्मे को प्रकाश संचरण (पारदर्शिता), प्रकाश अपवर्तन, परावर्तन, प्रकीर्णन आदि की विशेषता होती है। साधारण सिलिकेट चश्मा, विशेष लोगों को छोड़कर (नीचे देखें), स्पेक्ट्रम के पूरे दृश्य भाग को प्रसारित करते हैं (88 ... 92%) तक और व्यावहारिक रूप से पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को प्रसारित नहीं करते हैं। कांच के निर्माण का अपवर्तनांक (पी= 1.50...1.52) प्रकाश आपतन के विभिन्न कोणों पर परावर्तित प्रकाश की शक्ति और कांच के प्रकाश संचरण को निर्धारित करता है। जब प्रकाश के आपतन कोण को 0 से 75° में बदल दिया जाता है, तो कांच का प्रकाश संचरण 90 से 50% तक कम हो जाता है।

ऊष्मीय चालकता विभिन्न प्रकारकांच उनकी संरचना पर बहुत कम निर्भर करता है और 0.6 ... 0.8 W / (m K) है, जो समान क्रिस्टलीय खनिजों की तुलना में लगभग 10 गुना कम है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज क्रिस्टल की तापीय चालकता 7.2 W / (m K) है।

रैखिक थर्मल विस्तार का गुणांक (सीएलटीई) कांच का अपेक्षाकृत छोटा होता है (साधारण कांच के लिए 9 10 -6 के -1)। लेकिन कम तापीय चालकता और लोच के उच्च मापांक के कारण, तेज एक तरफा हीटिंग (या शीतलन) के दौरान कांच में विकसित होने वाले तनाव उन मूल्यों तक पहुंच सकते हैं जो कांच की विफलता का कारण बनते हैं। यह अपेक्षाकृत छोटा बताता है गर्मी प्रतिरोध(अचानक तापमान परिवर्तन का सामना करने की क्षमता) साधारण कांच का। यह 70 ... 90 डिग्री सेल्सियस है।

ध्वनिरोधी क्षमता कांच काफी ऊंचा है। ध्वनि इन्सुलेशन के मामले में 1 सेमी की मोटाई वाला ग्लास लगभग आधा ईंट - 12 सेमी में एक ईंट की दीवार से मेल खाता है।

रासायनिक प्रतिरोध सिलिकेट ग्लास इसके सबसे अनोखे गुणों में से एक है। ग्लास अच्छी तरह से पानी, क्षार और एसिड (हाइड्रोफ्लोरिक और फॉस्फोरिक के अपवाद के साथ) की क्रिया का प्रतिरोध करता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि पानी और जलीय घोल की क्रिया के तहत, Na + और Ca ++ आयनों को कांच की बाहरी परत से धोया जाता है और SiO 2 से समृद्ध रासायनिक रूप से प्रतिरोधी फिल्म बनती है। यह फिल्म कांच को और नुकसान से बचाती है।