Cand ,unde , de cine si cum a fost fabricata cea dintai sticla este un mister - dar suntem aproape siguri ca descoperirea a fost facuta in Egipt . Cea mai veche sticla cunoscuta este de origine egipteana , din anul 3200 i.e.n .
La inceput , egiptenii foloseau sticla numai ca sa acopere obiectele facute din lut ; dar in jurul anului 2000 i.e.n. au descoperit ca margelele ar putea fi facute in totalitate din sticla.Dupa zeci si zeci de ani au reusit sa fabrice vase de sticla si pahare de baut.Primul obiect de sticla cunoscut si pastrat este un pahar cu picior , din anul 1490 i.e.n. si care poarta numele unuia dintre faraoni.El este impodobit cu doua benzi de aur, una in jurul piciorului si alta in jurul buzei.
Au existat mai multe controverse asupra felului in care a fost fabricat paharul , deoarece pe atunci nu se cunostea suflare sticlei.Unii credeau ca a fost obtinut rasucind sticla calda si moale in jurul unui tipar de lut.O parere mai recenta sustine ca tiparul de lut a fost cufundat in sticla topita.
Aproximativ in anul 250 i.e.n. s-a facut o inventie foarte importanta - arta suflarii sticlei.Cum s-au petrecut lucrurile nu se stie exact : probabil cineva a incercat sa sufle in sticla si a observat spre marea sa uimire cum sticla topita se transforma intr-un glob.In orice caz,descoperirea s-a dovedit extrem de folositoare.Vasele goale in interior puteau fi obtinute mult mai usor si mai repede decit prin oricare alta metoda.
Pe la inceputul erei noastre vasele de baut erau destul de raspindite.Se povesteste ca imparatul Nero a platit o avere pentru obiecte din sticla, dar oricine putea sa cumpere pentru o moneda de arama un pahar de apa pe strazile Romei. Roma devenise centrul industriei in lumea antica. Arta suflarii sticlei a trecut de la Roma la coloniile romane.Fabrici de sticla s-au nascut in Spania si Franta. Totusi , ele nu au supravietuit caderii Romei , cind arta fabricarii sticlei si-a gasit centrul nou la Constantinopol. O data cu caderea Constantinopolului , centrul a revenit pe pamintul Italiei , la Venetia.
Marele Doge al Venetiei dadea drepturi si onoruri speciale fabricantilor de sticla si care puteau ajunge pina la ranguri nobiliare. Dar acesti specialisti trebuiau sa accepte izolarea pe insula Murano , pentru pastrarea secretelor de fabricatie.
Desi Venetia a ramas un centru important pentru fabricarea sticlei pina in secolul XVII-lea, ea nu a putut sa stabileasca un monopol . Sticla germana a inceput sa o concureze in secolul al
XIV-lea si sticla deBoemia a devenit importanta in secolul al XV-lea.China a aflat secretul in secolul al V-lea si arta ei a atins un nivel remarcabil in secolul al XVIII-lea.
Nu este surprinzator ca secretul nu a putut fi pastrat mult timp : arta fabricarii sticlei este foarte simpla si materialele prime foarte abundente.
Sticla este un amestec de siliciu si hidroxizi alcalini , de sodiu sau potasiu.Ca sa facem sticla avem nevoie numai de nisip curat (bioxid de siliciu) , piatra de var , carbonat de potasiu sau de sodiu si caldura.Daca aceasta caldura este suficienta, materialele se topesc formand sticla.Dificultatile stau numai in obtinerea materiilor prime in stare curata.Chiar cea mai neinsemnata impuritate poate altera calitatea sticlei.Aici sta tot secretul . Aproape oricine poate fabrica sticla , dar sticla buna sau sticla cu proprietati speciale -aceasta este o alta poveste .
Sticla nu are o structura cristalina ca metalele sau multe alte substante.Ea este ceea ce se numeste o "solutie solida " . Nu are punct fix de topire .Alte substante , daca se topesc fara sa se descompuna , isi pastreaza proprietatile lor de corpuri solide pana cand este atinsa o anumita temperatura, la care se transforma din solid in lichid.Sticla , la temperaturi foarte ridicate , este un lichid , dar racita nu inceteaza sa fie lichid.Incetul cu incetul devine din ce in ce mai vascoasa , avand tendinta de a retine basici de aer sau gaze.Incalzirea pana la indepartarea basicilor este satisfacatoare , dar nu perfecta pentru ca mai raman basicile de aer foarte mici.Fabricarea sticlei cu totul fara basici este un proces remarcabil pentru care au fost necesare secole.Cum trebuie racita sticla este o alta problema importanta.Sticla racita prea repede sufera presiuni interne care provoaca spargerea ei.Daca este racita prea lent , se poate descompune din nou.
Cat de puternice sunt presiunile interne se poate constata la "lacrimile batavice".Ele se obtin lasand sa cada in apa picaturi de sticla topita . Sticla capata atunci o suprafata extrem de rezistenta , dar presiunile interne sunt atat de mari , incat toata picatura se sparge, faramitandu-se , atunci cand suprafata este zgariata.
Care este aranjamentul moleculelor in sticla ? Stim ca siliciul,silicatii,aluminatii si fosfatii din sticla sunt sau dizolvanti sau substante dizolvate.De asemenea stim ca metalele sau oxizii lor , in loc sa se amestece cu sticla , sunt tinuti sau in solutie sau in suspensie.Sticla nu are formula chimica.
Sticla colorata isi datoreaza culoarea adaugarii metalelor sau oxizilor acestora.Sticla verde este colorata cu oxid de fier. Cobaltul produce sticla rosie sau albastra , manganul violeta , cromul galbena sau verde,plumbul o sticla galbena deschis , carbunele vegetal aceeasi culoare.Cuprul poate produce de asemenea o nuanta verzuie;dar culoarea devine rosie inchisa daca sticla este racita incet si cuprinde un agent reducator.Nchelul da o culoare violeta in sticla de potasiu si o culoare bruna in cea de sodiu.
A fost studiata influenta diferitilor constituenti chimici ai siliconilor din comert asupra proprietatilor tehnologice ale vaselor de sticla.
Rezistenta la spargere a vaselor de sticla se mareste cu 10% si chiar mai mult , prin prezenta unui strat protector de siliconi . Rezistenta la socuri a geamurilor poate fi marita de asemenea , iar frecventa spargerilor este redusa cu 50%.
Inventatorul original a fost un alchimist,Johann Kunckel.El a reusit s-o obtina in anul in care marele sau protector , ducele de Brandenburg , I-a daruit un laborator in insula Paunilor,langa Potsdam, ca sa gaseasca aur.
Kunckel nu a putut gasi aur ,dar in jurul anului 1680 a reusit sa obtina o sticla rosie , lucru care l-a multumit pe ducele de Brandenburg intr-o mare masura.Cand Kunckel a murit , nu s-a gasit nici un manuscris care sa arate cum se obtine frumoasa sticla.Au trecut doua secole pana ce
s-a descoperit ca prin dizolvare aurului in sticla topita se obtine o nuanta de sticla ca a lui Kunckel.
Transparenta sticlei , din care s-au tras prea putine foloase multa vreme,a capatat brusc o importanta enorma o data cu dezvoltare opticei.
Lentilele ochelarilor au fost inventate in Italia , probabil in Florenta , in ultimii douazeci si cinci de ani ai secolului al XIII-lea.La sfarsitul secolului al XIV-lea industria ochelarilor si a lentilelor a devenit foarte importanta , localizandu-se in diferite puncte din Italia si Olanda.
La inceput , lentilele erau fabricate pentru corectarea vederii persoanelor in varsta .Lentilele pentru miopi au aparut dupa 1600.In acest timp , cativa opticieni , lucrand aproape in paralel , au inventat telescopul.
Aceste aplicatii optice ale sticlei , imperfecte cum erau la inceput , cereau un produs foarte bun.Sticla folosita la fabricare lentilelor trebuie sa fie nu numai complet lipsita de basici de aer , dar si perfect omogena , ca sa nu denatureze imaginea.Din nenorocire , chiar cea mai buna sticla si lentila cea mai bine taiata produceau o anumita distorsiune , si imaginea era inconjurata de un curcubeu in miniatura.La inceput , cand marirea provocata de un telescop cu mai multe lentile era considerata o minune , nimeni nu se sinchisea,dar mai tarziu , cand lentilele au inceput sa fie mai mult intrebuintate , opticienii s-au straduit sa inlature aceasta aberatie cromatica.Curbura lentilelor nu era perfecta -un fapt pe care l-au simtit mai mult decat l-au cunoscut , dar nu curbura era vinovata de aceasta dispersiune.Ea se datora faptului ca o lentila obisnuita deviaza mai mult radiatia violeta a spectrului decat cea rosie.
Sticla folosita in acel timp era de crown,o sticla tare care nu avea nici un indice de refractie prea mare si nici o putere de dispersiune mare .Al doilea tip important de sticla , flintul , a fost obtinut pentru prima data in Anglia in anul 1675.Din punct de vedere chimic se deosebeste de sticla crown prin faptul ca cuprinde o cantitate mai mare de plumb(adesea peste 70% din greutatea ei).Din punct de vedere optic are un indice mai mare de refractie si de asemenea un indice mai mare de dispersiune.Dar diferenta cea mai importanta consta in calitatile sale optice , care permiteau fabricantilor de lentile sa elimine dispersiunea.Folosind o lentila din aceasta sticla -mai subtire la capete decat la mijloc-combinata cu o lentila de crown mai groasa la mijloc decat la capete,efectele neplacute sunt indepartate.Aceasta inventie a "lentilelor acromatice"era extrem de importanta pentru dezvoltarea fotografiei de precizie.Ochiul se putea obisnui cu dispersiunea , neglijand-o pana la un anumit punct, dar placa fotografica nu!
Cand cineva crede ca poate recunoaste sticla dupa vedere se inseala .O fabrica de sticla, de exemplu fabrica doua tipuri de sticla considerate in general "piatra artificiala". Sunt sticle negre folosite ca tabla pentru mese in multe restaurante , si sticla alba ca marmura de Carrara.In timp ce marmora si orice fel de pietre naturale sunt poroase , retin mirosurile , sticla este curata si fara pete.Nefiind poroasa , murdaria nu se poate infiltra la suprafata.
Masini automate produc azi majoritatea fabricatelor sticlei-lampi(becuri) electrice,geamuri,
sticle.Dar suflatorul de sticla si tubul sau de suflat raman o parte principala a industriei.Numai ei pot fabrica vasele fine de sticla necesare laboratoarelor stiintifice.
Arta suflarii sticlei nu s-a schimbat mult in ultimii 2000 de ani , desi suflatorii lucreaza acum in fabrici mari , inzestrate cu mijloace moderne.Tubul de suflat este un tub gol , cu deschidere largita pentru gura la un capat si o umflatura la celalalt capat.Suflatorul inmoaie umflatura in masa de sticla topita , si o scoate cu putina sticla lipita de el.O trece apoi altui lucrator care, cu dexteritate,
sufla si la celalalt capat sticla topita capata forma unui balon.
SICLA IMPOSIBILA
In primele zile ale cercetarilor asupra energiei nucleare , fizicienii s-au oprit in fata unui zid de sticla.Dincolo de acest zid de sticla se desfasura unul dintre cele mai importante procese fizice ale erei noastre.Hexaflorura de uraniu , folosita in aceasta experienta,distrugea cu salbaticie ferestrele camerei de reactie.Inainte de a se sparge sticla, devenea opaca.Instrumentele care inregistrau reactiile ce aveau loc nu erau de-ajuns:oamenii de stiinta trebuiau sa vada ce se intampla in interiorul aparatului de reactie.
"Dati-ne o sticla pe care sa nu o atace acidul fluorhidric"-cereau de zor fizicienii.
Opticienii le-au satisfacut cererea , oferindu-le un tip nou de sticla,extrem de rezistenta, avand la baza pentaoxidul de fosfor.Aceeasi sticla, fabricata fara nisip, rezista hexaflorurei de uraniu si este prima sticla care rezista acidului fluorhidric , mare "mancator"de siliciu.
Desi nu se fabrica pe scara industriala , aceasta sticla noua poate largi mult domeniul utilizarilor actuale ale sticlei.Noul tip de sticla este transparent pentru razele ultraviolete.
In locuintele cu usi sau ziduri construite din astfel de sticla va putea patrunde suficient soare ca sa-I bronzeze pe locatari.
In timp ce sticla obisnuita absoarbe aproape tot ultravioletul producator de vitamina D - mai putin de 1% din aceste raze pot trece prin ea - sticla cu fosfor lasa sa treaca aproape 80% din razele ultraviolete.
Un alt membru al familiei sticlei fara nisip are proprietati complet deosebite: el opreste razele infrarosii.Acolo unde este necesara o iluminare foarte puternica , dar fara incalzire , poate fi folosita aceasta sticla.
Lucrarile pentru realizarea acestei sticle au fost conduse de Harold Urey , si ele reprezinta mai mult decat o descoperire facuta in 24 ore .Pentru obtinerea ei , savantii s-au indreptat spre ceea ce cunosteau din domeniul sticlei teoretice.Ei aveau cunostiinte despre sticla fabricata din pentaoxidul de fosfor, de asemenea ei stiau ca ea poate rezista acidului fluorhidric.Dar aceasta sticla ramasese aproape 15 ani o curiozitate de laborator , deoarece fusese declarata nestabila.Nevoile urgente ale cercetarii au grabit obtinerea formei stabile a sticlei cu pentaoxidul de fosfor.
Experientele facute in ultimul timp dovedesc in ce masura rezista distrugerii noua sticla.O bucata de sticla cu fosfor afundata intr-o baie de acid fluorhidric si tinuta 5000 de ore nu reprezinta nici un semn de deteriorare , in timp ce o bucata de sticla obisnuita se preface intr-o masa cretoasa doar in cateva ore.Aceste experiente reprezinta operatiuni foarte primejdioase , deoarece acidul fluorhidric provoac arsuri foarte grave.Aceste arsuri sunt cu atat mai grave cu cat victima nu simte nici o durere cateva ore dupa accidentare.De aceea , inainte de a incepe lucrarile , experimentatorul trebuie sa imbrace un halat de cauciuc si manusi tot de cauciuc.Numai astfel aparat poate lucra cu acidul fluorhidric.
Folosirea sticlei fara nisip pune capat metodelor de fabricatie vechi de mii de ani.Nisipul a fost materialul de baza de cand omul a descoperit pentru prima data o metoda pentru fabricarea sticlei .Astazi , de asemenea , orice fel de sticla comerciala cuprinde nisip pana la 60-80% din greutatea ei.Desi noua sticla are la baza un materiala cu totul diferit - pentaoxidul de fosfor -ea este uimitor de asemanatoare cu sticla obisnuita in ceea ce priveste caracterele fizice.
Rezistenta ei este insa mai mare decat acea a sticlei obisnuite. Ea este si mai usor de lucrat , deoarece se inmoaie la o temperatura mai scazuta.
VIITORUL STICLEI
Banala - la prima vedere - sticla are deschise astazi , in fata ei , perspective de nebanuit.Totul pare a proveni din filele unei povestiri stiintifico -fantastice.
Iata fibre de sticla: cabluri suple , formate dintr -un mare numar de firisoare de sticla ,prin care lumina calatoreste nestingherita si imaginile sunt transmise cu fidelitate.Poti sa o inozi , sa o infasori, sa -I dai orice directie:franghia de sticla trnsmite cu precizie imaginile captate.Cu ajutorul ei, patrunzi in intimitatea masinilor , afli tainele organismului viu,privesti in cele mai ascunse "unghere" ale unei pile atomice.
Sticla calatoreste astazi si in spatiile cosmice, sub infatisari nebanuite. Pe bordul capsulei cosmice Gemini se gaseste o calculatoare electronica ale carei elemente de memorie sunt piese de sticla - o sticla in stare sa acumuleze informatii sub forma unor semnale ultrasonice.Dat fiind ca acesta se propaga cu mult mai lent decat impulsurile electrice , informatia va fi intarziata si efectiv inmagazinata catva timp in aceasta sticla-memorie , care rezista perfect socurilor si vibratiilor.
Considerata intotdeauna drept unul din cei mai buni izolanti electrici din lume , astazi sticla dovedeste ca poate deveni, la nevoie, un foarte bun semiconductor.Aplicatiile sale in diferite instalatii electronice vor fi din ce in ce mai numeroase.
Poate ca aceste cateva amanunte , luate la intamplare si fara nici o metoda, vi se par,totusi,secundare.Dar iata ca, de curand , a inceput sa se obtina o sticla mai solida decat cele mai bune aliaje de otel.Perspectiva zilelor de maine este o adevarata sticla metalurgica , un material care va putea forja , plia, stunji, prelucra in toate felurile si utiliza in orice scop.Cum aratam la inceput , nu este o anticipatie fantezista, ci o fagaduiala stiintific fondata! La St. Gobain , in Franta, se fabrica deocamdata o sticla care poate fi taiata cu ferastraul sau batuta in cuie!
Sticla ordinara este partial solubila in apa. Band un pahar de ceai, de exemplu se absoarbe a zecea mia parte dintr-un gram de sticla!
Aceasta nu trebuie, de altfel, sa ne alarmeze, pentru ca in mod normal in sange se gaseste o anumita concentratie de bioxid de siliciu.
Si acum, imaginati-va urmatoarea intamplare. Va asezati la volanul automobilului si porniti la drum, de dimineata, devreme, cand soarele inca nici nu a rasarit.Pluteste acea atmosfera transparenta , cu culori trandafirii, preferata de poeti. Prin parbrizul masinii, vedeti clar soseaua , care parca va alearga in intimpinare. Dar iata ca soarele a aparut de dupa dealuri si lumina a crescut navalnic. In acelasi timp, geamul parbrizului a devenit absorbant: a capatat o culoare mai bruna. Pe masura ce soarele devine mai stralucitor, si cantitatea de lumina aruncata asupra geamului anterior al masinei este mai mare , pe aceeasi masura sticla devine mai bruna, impiedicand astfel orbirea conducatorului sau scaderea acuitatii sale vizuale.Se lasa din nou seara: iarasi , sticla devine perfect transparenta, fara nici o culoare.
Credeti ca de aceasta data este vorba despre o schita stiintifico-fantastica? Nici gand.De curand , in S.U.A. s-a pus la punct o astfel de sticla, care se transforma automat in sticla absorbanta atunci cand este puternic iluminata si redevine incolora indata ce intensitatea luminoasa scade!
O foarte recenta descoperire in domeniul sticlei este constituita de fabricarea acestui material din pamanturi rare, ceea ce permite absorbtii dirijate ale radiiatiilor, dupa lungimile lor de unda.
Fibrele de sticla, ale caror proprietati optice le-am amintit mai devreme, sunt foarte apreciate si pentru calitatile lor de izolatoare, ca si pentru extraordinara lor rezistenta macanica.Astfel, asociate cu anumite mase plastice, fibrele de sticla dau corpuri de nave, caroserii de automobile , chiar si un obiect atat de pretentios precum teava unei pusti! Fibra de sticla este usoara - de vreo doua ori mai usoara decat aluminiul! - este inalterabila, nu arde: de aceea, se utilizeaza mai mult pentru pansamentele chirurgicale sau pentru cortinele de teatru sau de cinema. Incorporata in cauciuc, se pare - dupa cum arata experientele - ca da nastere unui material deosebit de rezistent.
Una din cele mai interesante descoperiri tehnice din ultimul timp este "sticla fotosensibila".De multa vreme se stia ca sticla se coloreaza , uneori, dupa o expunere indelungata la lumina. Acest fenomen nu fusese utilizat in practica. Astazi , fotosensibilitatea sticlei este intrebuintata in fabricarea unor materiale speciale in care se amesteca oxid de cesiu si saruri de aur sau argint. Atomii ionizati de oxid de cesiu absorb razele ultraviolete si folosesc energia pentru a transforma ionii de aur sau de argint in atomi metalici.Acesti atomi formeaza imagini invizibile si latente corespunzatoare partilor impresionante de lumina, intocmai ca un film-fotosensibil. Imaginea este latenta - spunem - adica exista , dar nu este vizibila. Pentru a o face sa apara(ceea ce corespunde cu developarea unui film obisnuit), sticla trebuie incalzita: ea se inmoaie si atunci atomii metalici lucreaza ca niste nuclee in jurul carora se formeaza cristale opace. Imaginile inregistrate de sticla apar sub forma unor fotografii exceptional de frumoase, dand iluzia de profunzime, de relief.
Pentru a incheia , sa amintim de piroceram, o noua sticla obtinuta in laboratoarele din Corning(S.U.A.).Densitatea ei este mai mica decat a aluminiului, rezistenta sa la ruptura este enorma, conductibilitatea termica mare. Rezista cu succes la atacul substantelor chimice, ca si la temperaturile ridicate. Pentru a obtine acest piroceram, sticla trebuie tratata cu atomi de argint si aur este pastrata un anumit timp la cuptor. Se obtine o substanta care contine cristale raspandite uniform si care seamana mai mult cu un portelan decat cu o sticla.
Acest material este actualmente folosit in doua ramuri de activitate care nu au nici o legatura intre ele: astronautica si. industria vaselor de bucatarie. O noua utilizare este insa destinata de catre oamenii de stiinta piroceramului: pistoanele de motoare. Intr-adevar, noua sticla se poate intrebuinta, fara teama de a se oxida, la temperaturi mai ridicate decat metalele.
Dupa cum se vede , sticla devine azi un material mai versatil decat oricand.
DOPURI DE PLUTA REZISTENTE
Daca doriti sa va preparati dopuri de pluta impermeabile si inatacabile de acizi, scufundati-le cateva ore intr-o solutie incalzita la 45 de grade (aproximativ), formata din 15 g. gelatina, 25 g. glicerina si 500 cm(cubi) de apa. Uscati dopurile, apoi le inmuiati intr-o baie calduta continand doua parti de vaselina si sapte parafina.
Putem sa ne limitam la prima operatie, daca adaugam baii putin bicromat de amoniu si expunem apoi dopurile la lumina.Partile exterioare ale plutei vor fi protejate de un strat de gelatina bicromata insolubila.
"LACRIMI DE STICLA"
Confectionam, din sticla, niste "lacrimi"-ceea ce nu este de loc complicat. Topim un tub sau o bagheta de sticla la flacara fierbinte de gaz sau benzina. In momentul cand se desprinde o picatura , o lasam sa cada intr-un vas cu untdelemn rece.Acest lichid e preferabil apei.Picaturile iau o forma alungita , ca un bulb mai umflat si o codita subtire.
Cand sunt intregi , ele rezista loviturilor celor mai violente;dar sa incercam sa spargem capatul cel subtire al "lacrimii batavice".In clipa in care reusim sa desprindem o bucata din varful acestei "lacrimi", intregul obiect de sticla se transforma in praf !Cand efectuati experienta , va sfatuiesc sa fiti atenti si sa evitati sa va partunda in ochi un ciob de sticla , pentru ca uneori spargerea picaturii se petrece ca o explozie in miniatura.De aceea , e preferabil sa va puneti ochelari de protectie.
Efectul este surprinzator, dar explicatia este destul de simpla.In timpul racirii lente a sticlei,aceasta sufera o contractie .In cazul sticlei calite si a lacrimilor batavice , partile superficiale fiind brusc racite , au impiedicat contractia pe care o sufera sticla in timpul racirii lente.Spargerea stratului superior de sticla , care invaluie ca o pavaza restul sticlei , duce la aparitia fenomenelor remarcabile pe care le-ati constatat.
VATA DE STICLA.
Vata de sticla este un material format din fire foarte subtiri de sticla , trase din masa lichida cu ajutorul unor masini speciale.Vata de sticla este intrebuintata ca material de izolare calorica si impotriva zgomotului , in cladirile moderne si mai ales acolo unde este nevoie de liniste deplina (studiouri).
De asemenea , vata de sticla este utilizata pentru filtrarea lichidelor corosive,cum ar fi acizii tari.Trebuie sa fim atenti cand manipulam vata de sticla ;ea este formata din fire extrem de fine, care patrund destul de usor in straturile superficiale ale pielii.Usoarele intepaturi par la inceput neinsemnate , insa ele devin suparatoare si efectul lor dureaza ore si zile intregi.In special , este periculos sa ducem la ochi mana care a umblat cu vata de sticla .
Cu putina experienta, vom putea izbuti sa umplem corect o palnie cu vata de sticla .Ea nu trebuie indesata prea mult , pentru ca va impiedica lichidul sa curga , dar nici sa nu fie afanata , pentru ca nu va retine impuritatile din lichid.Pentru umplerea palniei , vata de sticla va fi manipulata pe cat posibil cu pense sau cu manusi de cauciuc .
