Glas, weer een ‘supermateriaal’ uit de natuur

Glas, weer een ‘supermateriaal’ uit de natuur

Iedereen gebruikt glas: om er door te kijken, uit te drinken of voedsel in te bewaren. Sommigen voorspellen er zelfs de toekomst mee. Wetenschappers gebruiken het dan weer om chemische brouwsels in te maken. Maar wat is dit doorzichtige en breekbare materiaal eigenlijk?

Wat is glas en hoe wordt het gemaakt?

Je vindt glas zomaar in de natuur. Niet in die vorm natuurlijk. Je zou het op het eerste zicht niet zeggen, maar glas wordt gemaakt van heel fijn zand. Bij extreem hoge temperaturen - zo’n 1700° C - smelt het. En dat vloeibaar goedje wordt dan bewerkt door een glasblazer of in een glasfabriek. Zo kan het op een groot plat vlak gesmolten worden om er ramen van te maken. Of wordt het glas hol geblazen tot flessen, of net bol voor brillen. De mogelijkheden zijn eindeloos. En zodra het de juiste vorm heeft, wordt het gekoeld en is het klaar voor gebruik.

Hoe kan glas breekbaar en tegelijk sterk zijn?

Iedereen weet dat glas snel breekt: bij een val, door kokend water, bij de inslag van een steen op de voorruit en zelfs als een operazangeres haar keel openzet. Toch is glas op moleculair niveau best sterk: de moleculen reageren amper met andere moleculen. Daarom wordt glas ook zo dikwijls gebruikt om voedsel of drank in te bewaren. Het laat geen zuurstof door, reageert niet met het product dat erin zit én heeft een hoger smeltpunt dan de meeste chemische stoffen. Daarom werken laboranten trouwens ook bijna uitsluitend met glazen proefbuisjes, maatbekers, plaatjes en andere instrumenten.

Hoe maak je er dan een voorwerp van?

Wel, zodra het zijn smeltpunt heeft bereikt, kan je glas gewoon bewerken met metaal (dat trouwens nóg een hoger smeltpunt heeft.) Blazen kan enkel om het glas de oorspronkelijke vorm terug te geven. Glazen flessen en bokalen worden in metalen mallen gemaakt. Glazen juwelen, mooie wijnglazen, karaffen of labo-instrumenten worden dan weer door een glasblazer gemaakt. Die vertrekt van glazen buizen en staven. Zodra het glas op de geschikte temperatuur is, bewerkt de glasblazer het tot de juiste vorm. Een glasblazer in een labo steekt dan weer veel tijd in het repareren van gebarsten of gebroken erlenmeyers, vigreuxkolommen en trechters.

 

Wil je meer weten? Dan klik hier.

Waarom springt laboglas niet van de warmte en mijn glas thuis wel?

Daarvoor zoomen we in op de chemische samenstelling van glas. Gewoon glas bestaat uit 70% siliciumdioxide (SiO2). Afhankelijk van waarvoor het glazen voorwerp gebruikt zal worden, wordt siliciumdioxide nog vermengd met een andere stof: borosilicaat, germanium, fosfor, arsenicum, lood, metalen of metaaloxiden. Die noemen we ook wel eens verzachters, omdat ze het glas minder sterk maken en dus minder hittebestendig. Zo smelt het rapper bij recycleren. Maar het kan ook sneller kapot springen: als een drinkglas heel warm wordt, zet het glas uit en kan het voorwerp barsten of zelfs springen.

Natuurlijk is een glazen proefbuisje dat barst boven een vlam het laatste wat een wetenschapper wilt. Daarom gebruikt die enkel glas dat een mengeling is van siliciumdioxide met boortrioxide. Dat geeft boriumsilicaat of hittebestendig glas. Handig voor ovenschalen en laboratoriumglaswerk.

Er zijn dus heel wat andere soorten glas?

Er bestaan inderdaad veel verschillende soorten glas. Een beetje meer van de ene of de andere stof zorgt ervoor dat het glas een andere eigenschap heeft. Zo worden er zware metalen, zoals lood, toegevoegd om kristalglas te maken. Andere samenstellingen zorgen dat weer voor een ander smeltpunt, een andere kleur of zelfs hoeveel licht het doorlaat.

Veiligheidsglas is veruit het meest indrukwekkende glas: het is kogelbestendig, geluiddempend en houdt soms zelfs UV-straling tegen. Het bestaat eigenlijk uit meerdere lagen glas met ertussen een transparante kunststof laag of folie uit polyvinylbutyral (PVB). Het glas zelf is hardglas: door een glasplaat te verwarmen tot ongeveer 600 graden en weer heel snel af te koelen ontstaan er duw en trekspanningen in het glas. Zo is gehard glas ongeveer 5x sterker dan normaal glas en - áls het breekt - breekt het in heel veel kleine stukjes om je te beschermen tegen glasscherven. De folie tussen de lagen glas houdt de stukjes dan bij elkaar: veilig én proper.

Wist je dat…

… boriumsilicaat of hittebestendig glas niet in de glasbak mag. Omdat het pas op erg hoge temperaturen smelt, verstopt het de machine in de glasfabriek.
… oudste sporen van glas te vinden in Egypte. Daar vonden archeologen glas als glazuur op aardewerk dat dateert van 1500 vóór Christus.


… de Chinezen pas héél laat glas ontdekten? Ze hadden dat niet nodig omdat zij porselein kenden en dat gebruikten om etenswaren in op te bergen.
... spiegels ook glas zijn. De meeste spiegels bestaan uit een glazen plaat met op de achterkant een dun laagje reflecterend materiaal in zilver of aluminium.
… de hoeveelheid warmte die nodig is voor het smelten van oud glas kleiner is dan die voor normale grondstoffen. Glasscherven geleiden de warmte beter tot in het glasmengsel. Zo gaat het smeltproces sneller.

Hierbij een paar indrukwekkende experimenten met glas (niet thuis proberen!):

 

Reageer

Fijn dat je van je laat horen!