Χημεία έγχρωμου γυαλιού

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ για τη χημεία του έγχρωμου γυαλιού; Το πρώιμο γυαλί πήρε το χρώμα του είτε από φυσικές ακαθαρσίες στην άμμο που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του γυαλιού είτε από τον καπνό από τον άνθρακα που χρησιμοποιείται για την τήξη της άμμου. Για παράδειγμα, το σκούρο πράσινο έως σχεδόν μαύρο «γυαλί μαύρου μπουκαλιού» από την Αγγλία του 17ου αιώνα πήρε το χρώμα του από τον σίδηρο στην άμμο και το θείο στον άνθρακα. Όμως, το μεγαλύτερο μέρος του γυαλιού παίρνει το χρώμα του από σκόπιμες προσθήκες στοιχείων και ενώσεων. Ακολουθεί μια ματιά στη χημεία του έγχρωμου γυαλιού.

Στοιχεία και ενώσεις που χρωματίζουν το γυαλί

Αυτός ο πίνακας παραθέτει στοιχεία και ενώσεις που χρωματίζουν το γυαλί με νάτριο. Λάβετε υπόψη ότι τα συστατικά μπορούν επίσης να αναμειχθούν για να δημιουργηθούν ενδιάμεσα χρώματα. Επίσης, τα μέταλλα μετάπτωσης εμφανίζουν πολλές καταστάσεις οξείδωσης, επομένως ένα μεμονωμένο στοιχείο μπορεί να αποδίδει πολλά χρώματα, ανάλογα με τις συνθήκες.

Χρώμα	Χρωστικό	Σημαντικά παραδείγματα
Λευκό	οξείδιο του αντιμονίου διοξείδιο του κασσιτέρου στάχτη των οστών ενώσεις αρσενικού	ποτήρι γάλακτος οπάλιο γυαλί
Κόκκινο	χλωριούχος χρυσός χαλκός + κασσίτερος σελήνιο + κάδμιο	γυαλί ρουμπίνι, ποτήρι cranberry Ρουμπίνι σεληνίου
Ροζ	ενώσεις σεληνίου ενώσεις ερβίου
Μωβ	οξείδιο του μαγγανίου νικέλιο νεοδύμιο χρυσός + χλωριούχος κασσίτερος(II)	Πορφύρα του Κάσιου
Μπλε	κοβάλτιο οξείδια χαλκού
Πράσινο	οξείδιο σιδήρου(II). χρώμιο	μπουκάλια μπύρας
Κιτρινοπράσινο (Φθορισμός)	οξείδιο ουρανίου	γυαλί ουρανίου
Κίτρινο	θειούχο κάδμιο (τοξικό) μόλυβδος με αντιμόνιο ενώσεις αργύρου
Κεχριμπάρι ή Πορτοκαλί	θειούχος σίδηρος οξείδιο του μαγγανίου οξείδια του άνθρακα κάδμιο + θείο + σελήνιο
Καφέ	οξείδια σιδήρου οξείδια του άνθρακα οξείδιο του μαγγανίου τιτάνιο θειούχες ενώσεις
Μαύρο	μαγγάνιο + κοβάλτιο + σίδηρος νικέλιο

Τα βασικά του χρωματισμού γυαλιού

Ο χρωματισμός του γυαλιού δεν είναι πάντα τόσο εύκολος όσο η προσθήκη ορισμένης ποσότητας συγκεκριμένου στοιχείου ή ένωσης στο γυαλί. Οι ακαθαρσίες στο γυαλί μπορεί να απαιτούν έναν αποχρωματιστή για την καθίζηση των ενώσεων σιδήρου και θείου έτσι ώστε το γυαλί να αρχίζει να είναι διαυγές. Δύο συνηθισμένοι αποχρωματιστές είναι το διοξείδιο του μαγγανίου και το οξείδιο του δημητρίου. Ακόμα και τότε η χημική σύνθεση του γυαλιού παίζει μεγάλο ρόλο στα χρώματα που παράγονται από τα πρόσθετα. Το μεγαλύτερο μέρος του γυαλιού είναι γυαλί με ανθρακικό ασβέστη, αλλά υπάρχουν και άλλα είδη γυαλιού, όπως το βοριοπυριτικό γυαλί και ο «κρύσταλλος» από μόλυβδο. Τα ιόντα από τα πρόσθετα επηρεάζουν το γυαλί διαφορετικά. Για παράδειγμα, οι ενώσεις θείου μετατρέπονται σε κεχριμπαρένιες αποχρώσεις του γυαλιού σόδα ασβέστη, αλλά μετατρέπονται σε μπλε βοριοπυριτικό γυαλί.

Εκτός από την προσθήκη χρωστικής στο γυαλί, μπορεί να εφαρμοστεί και επιφανειακή επίστρωση. Η μεταβολή του πάχους των επιφανειακών επικαλύψεων μπορεί να δώσει ένα ουράνιο τόξο χρωμάτων με σκέδαση φωτός. Για παράδειγμα, το ιριδίζον γυαλί προκύπτει από την εφαρμογή λεπτών στρωμάτων κολλοειδούς ασημιού ή χρυσού. Μια διαφανής γυάλινη επίστρωση πάνω από τα στρώματα προστατεύει το αποτέλεσμα.

Επίσης, το χρώμα μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων. Για παράδειγμα, το παλιό γυαλί παραθύρου της Νέας Αγγλίας που ξεκίνησε διαφανές μπορεί να είναι ανοιχτό μοβ τώρα λόγω χημικών αλλαγών που προκαλούνται από το ηλιακό φως. Το επιφανειακά επεξεργασμένο γυαλί μπορεί να αλλάξει τα χρώματα από την οξείδωση στον αέρα ή την αντίδραση με φαγητό ή ποτό. Μερικές φορές το αποτέλεσμα γίνεται σκόπιμα. Για παράδειγμα, ο ψεκασμός γυαλιού με χλωριούχο κασσίτερο ή χλωριούχο μόλυβδο και η θέρμανση του γυαλιού σε αναγωγική ατμόσφαιρα σχηματίζει γυαλί ίριδας.

Αναφορές

• De Jong, Bernard; et al. (2011) "Glass, 1. Fundamentals" στο Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a12_365.pub3
• Nassau, Kurt (2001). Η Φυσική και η Χημεία του Χρώματος:Οι Δεκαπέντε Αιτίες του Χρώματος . Wiley. ISBN 978-0-471-39106-7.
• Vogel, Werner (1994). Χημεία γυαλιού (2η αναθεωρημένη έκδοση). Springer-Verlag. ISBN 3-540-57572-3.