creatie
maakproces
wat is glas?
samenstelling
slier
ingrediënten
soorten glas
glas en kleur
maaktechnieken
(kunst)historie

creatie

maakproces

De samenstelling en fysio-chemische eigenschappen van glas

Het meest eenvoudige glasrecept bestaat uit zand, soda en kalk, maar er is eigenlijk bijna geen chemisch element in het periodiek systeem dat niet ooit eens, bedoeld of onbedoeld, onderdeel heeft uitgemaakt van een glassamenstelling. Er zijn duizend-en-één glasrecepten en regel­matig worden hier nog nieuwe aan toe­gevoegd. Het is bovendien van alle tijden dat glas­makers gebruik maakten van glasafval. Het is handig om eerder gemaakt glas te smelten en er eventueel andere ingrediënten aan toe te voegen.
Glas komt ook in de natuur voor. Het gesteente obsidiaan kan worden gevormd tijdens vulka­nische activiteit of als gevolg van een meteoriet­inslag. Door de enorme hitte vormt zich glas uit zand, soda en kalk.


Obsidiaan bron Wikipedis 

Netwerkvormers

Zand of kwarts
Zand of kwarts dient als bron voor de glasvormer silica (silicium­dioxide SiO2). Als we het pure mineraal kwarts chemisch bekijken zien we een mooi regelmatig kristal­rooster, dat is opgebouwd uit tetraëders van silicium en zuurstof. Als we dit materiaal smelten en vervolgens relatief snel laten afkoelen, dan krijg je glas, waarbij de tetraëders niet meer zo netjes gerangschikt zijn. We spreken dan van een amorfe structuur. Voor het smelten van kwarts is een temperatuur nodig van 1700 °C Deze temperatuur was in vroegere smeltovens niet haalbaar. Ook in de huidige tijd is dit een te hoge oventemperatuur voor de gemiddelde glasstudio. Naast siliciumdioxide bestaan andere glasvormers zoals loodoxide, booroxide of germaniumoxide.

Smeltpuntverlagers (fluxes)

Soda
Vanwege de hoge smelttemperatuur van silica is het belangrijk dat er in het recept (al dan niet intentioneel), smeltpuntverlagers zitten. Bekende alkali-bestand­delen met een smelt­punt­verlagend effect zijn soda of potas (natrium- of kalium­carbonaten). Zie ook glastypes. Door de toevoeging van alkali-bestand­delen, wordt het silica­netwerk hier en daar los­gebroken. Een zuurstof­atoom dat geen verbinding meer heeft met het silicium­atoom kan dan een verbinding maken met natrium of kalium wat smeltpunt­verlagend werkt. De smelt­temperatuur kan hier­mee worden teruggebracht tot ongeveer 1100 °C, afhankelijk van de hoeveel­heid glas.

Stabilisatoren

Kalk
De toevoeging van kalk (calciumcarbonaat) of lood kan de glas­samen­stelling stabiliseren. Zuurstof­atomen die losbreken tijdens het smelt­proces van glas kunnen dan ook een verbinding aangaan met een calcium­atoom. Er zijn twee zuurstof­atomen nodig om te koppelen aan een calcium atoom. Het calcium zorgt daardoor voor de stabiliteit van het glas.

Andere materialen die het glas­netwerk kunnen modificeren zijn bijvoorbeeld magne­sium, aluminium, boor, lood, lanthanum en nog veel meer.

Maar willen we hier glas van maken, dan zullen we het kwarts moeten verhitten tot 1710 °C en vervolgens relatief snel moeten laten afkoelen. Als we dan naar de atomen kijken, dan zien we dat het schematische rooster er veel minder georga­ni­seerd is. Dit noemen we de amorfe toestand van glas.

Aangezien we de hoge smelt­tempera­tuur van silicium graag willen verlagen voegen we fluxen toe zoals soda (natrium) of potas (kalium). En om het geheel stabiliteit te geven voegen we er bijvoor­beeld kalk aan toe.
Dit type glas kennen we van bijvoor­beeld ramen, jampotten of drinkglazen.

Zand (kwarts = SiO2)


Tetraëder


Structuur van kwarts


Schematische weergave van een amorfe toestand van glas.


Schematische structuur van soda-kalkglas


Structuur soda-kalkglas, driedimentionale weergave bron J. Phys. Chem. B2014, 118, 44, 12750-12762