زجاج glass :

مادة صلبة غير عضوية في العاد تكون شفافة او شبه شفافة ، صلبة ، هشة و لا تتأثر بأغلب المواد المحيطة بها . عرف الزجاج منذ الأزمنة الغابرة و لا زال للزجاج اهميته القصوي حيث يدخل في العديد من التطبيقات مثل البناء و ادوات المطبخ و الاتصالات .يصنع الزجاج من خلال صهر بعض المكونات مثل السيليكا بسرعة كافية و ذلك لتجنب تكون البلورات.
تختلف انواع الزجاج عن بعضها البعض من حيث التركيب الكيميائي و الخصائص الفيزيائية . و لكن هناك انواع من الزجاج تتشابه فيما بينها في بعض الخصائص و الصفات .فصناعة الزجاج تمر بمرحلة صهر المكونات حيث يتكون مصهور لزج سائل و هذا المصهور يتم تشكيله و تلوينه و تبريده للحصول على الشكل المطلوب بالجودة المطلوبة ، و الزجاج لا يوصل التيار الكهربائي و ضعيف التصيل للحرارة و اغلبها قابل للكسر حجيث يظهر مكسر محاري ، بالإضافة إلى انها تقاوم اغلب المواد الكيميائية و لكنها تتأثر بحمض الهيدروفلوريك .
يمكن تقسيم الزجاج التجاري إلى نوعين الزجاج السيليكاتي الصوديومي أو الكلسي و الزجاج الخاص ،و اغلب انتج العالم من الزجاج يكون من النوع الأول ، و هذا النوع يصنع من ثلاثة مواد الرمل ( ثاني اكسيد السيليكون SiO2 ، الحجر الكلسي (كربونات الكالسيوم أو CaCO3) و كربونات الصوديوم Na2CO3 .فالسيليكا المصهورة بحد ذاتها تعتبر زجاج من النوع الممتاز و لكن حيث ان درجة انصهار الرمل أكثر من 1700 درجة سيليزية فإن الوصول إلى مثل تلك الدرجة العالية مكلف جدا و عليه يكون كلفة انتاجه عالية جدا و بالتالي لا يصنع منه سوى النوعيات ذات المواصفات الخاصة . لذلك و للتقليل من درجة انصهار السيايكا يتم اضافة مواد تسمى بالصهورات، لذلك يتم اضافة كربونات الصوديوم ، حيث يتكون المادة الصهورة أكسيد الصوديوم و هذه المادة تعمل على تقليل من درجة انصهار السيليكا . فعند اضافة 25 ٪ من أكسيد الصوديوم إلى السيليكا فإن درجة الأنصها تنخفض من 1723 إلى 850 درج سيليزية و لكن مثل ذلك النوع من الزجاج سهل ذوبانه في الماء ( محاليله تسمى باسم الماء الزجاجي ) ، لذلك يتم اضافةأكسيد الكالسيوم أو CaO على صورة كربونات الكالسيوم مما يساعد على عدم ذوبان الزجاج في الماء و لكن الكثرة من أكسيد الكالسيوم يسلب الزجاج بريقه و شفافيته . لذلك النسب الأفضل لصنع الزجاج هي 75 ٪ سيليكا ، 10 ٪ أكسيد الكالسيوم و 15 ٪ أكسيد الصوديوم .
عند صناعة ألواح الزجاج يستخدم 6٪ من أكسيد الكالسيوم و 4 ٪ من اكسيد المغنيسيوم MgO ، و في صناعة القناني الزجاجية يتم استخدام 2٪ أكسيد الألومنيوم . و هناك بعض المواد الأخرى التي تضاف إلى الزجاج من اجل تنقيته أي لازاله الفقاعات الت تتكون اثناء عملية الصهر بينما تضاف أخرى لتعزيز اللون .فمثلا يحتوي الرمل على شوائب من الحديد و على الرغم من ان الرمل المستخدم في صناعة القناني الزجاجية يحرص على عدم احتوائه على الحديد إلا ان عند صهر الرمل يتكون لون اخضر غير مرغوب فيه ، لذلك يتم اضافة السيلينيوم و اكسيد الكوبالت معا مع وجود كميات قليلة جدا من ثالث أكسيد الزرنيخ و نترات الصوديوم لمعادلة اللون الأخضر و بالتالي انتاج زجاج شفاف جدا .
أما الزجاج ذو النوعيات الخاصة و ذو الثمن المرتفع فإنه يصنع عند الحاجة إلى خصائص فيزيائية و كيميائية خاصة . ففي الزجاج البصري مثلا يتطلب استخدام العديد من المواد للحصول على زجاج خاص يمكن من خلال صنع العدسات النقية جدا و المستخدمة في العديد من الاجهزة العلمية الحديثة .أما الزجاج النقي جدا و الشفاف لدرجة عالية فغنه يستخدم فيؤ صنع الألياف البصرية حيث أنظمة الاتصالات الحديثة . عند تعريض الزجاج العادي لدرجة حرارة علية و من ثم التبريد المفاجيء فإنه يتعرض للكسر ، لذك يوجد نوع من الزجاج يقاوم التغي المفاجيء في درجات الحرارة مثل زجاج البوروسيلكات و الذي يستخدم في صنع اواني الطهي الزجاجية و كذلم ادوات المختبر الزجاجية . عند صناعة هذا النوع من الزجاج يتم اضافة حمض البوريك B2O3 بدلا من أكسيد الصوديوممع اضافة كميات قليلة من أكسيد الكالسيوم و أكسيد الألومنيوم . و هناك نوع آخر من الزجاج يعرف باسم زجاج بلور الرصاص و هو يستخدم لصنع أواني المائدة ، حيث يتم استخدم اكسيد الرصاص PbO كمادة صهورة . اما المواد المستخدمة في تلوين الزجاج هي أكاسيد الفلزات . فنفس الاكسيد ممكن ان ينتج عدة ألوان مع عدة مخليط للزجاج و كذلك عدة اكاسيد للفلز الواحد ممكن ان تعطي الوان مختلفة .فمثلا الكوبالت ينتج لون أزرق أرجواني و الكروم ينتج لون اخضر أو اصفر والمنغنيز ينتج اللون الزهري . اما اكسيد الحديد II فإنه ينتج لون أخضر زيتي او أزرق باهت اعتمادا على المخلوط الذي تم اضافته له . أما أكسيد الحديد III فيعطي لون اصفر و لكن هنا نحن بحاجة إلى عامل مؤكسد لمنع أكسيد الحديد III من الاختزال إلى اكسيد الحديد II .الرصاص يوفر اللون الاصفر ، اما النحاس فإنه يعطي لون ازرق طاووسي يتحول غلى الاخضر إذا كانت نسبة أكسيد النحاس عالية .