كيف يصنع الزجاج؟

بدأ التاريخ البشري بالعصر الحجري ثم البرونزي وصولًا للعصر الحديدي.
ما هو اللقب الذي سيطلق على العصر الذي نعيشه؟
أنا شخصياً أصوت أن يطلق عليه اسم العصر الزجاجي!
لا يوجد أي مجال من مجالات الحياة لا يدخل فيه الزجاج بشكل أو بآخر. تصنع نوافذ المنازل والسيارات والسفن والقطارات وحتى الطائرات من صفائح الزجاج. لا يمكن حصر قائمة المنتجات الزجاجية. يوجد الزجاج في العبوات الزجاجيّة والأكواب ومواد الديكور وأنواع مختلفة النظارات والمواد المخبرية والمصابيح والأنابيب الفلورية ومئات الأصناف الأخرى التي نستخدمها بشكل مباشر أو غير مباشر في حياتنا اليومية.
هل سبق لك وأن تساءلت عن كيفية صنع هذه المادة؟
تساؤلات بخصوص الزجاج
هناك بعض التساؤلات بخصوص الزجاج بسبب سلوكه الكيميائي والفيزيائي الغريب. تعتبر مادة الزجاج مادّة قوية بما يكفي لحمايتنا، ولكنها يمكن أن تتهاوى إلى آلاف القطع في أحوال أخرى. تتمّ صناعة الزجاج من رمال معتمة إلّا أنّه يشكّل مادّة شفافة. يبدو الزجاج صلبًا ولكنه في الواقع شكلًا من أشكال السائل.
علم صناعة الزجاج
يصنع الزجاج من الرمال السائلة. يتمّ تسخين الرمال العادية (تتكون في الغالب من ثاني أكسيد السيليكون SiO2) حتى تذوب وتتحول إلى سائل.
قد تتساءل لماذا لا تذوب هذه المادّة في الأيام الحارة على الشاطئ؟
الإجابة بسيطة للغاية وهي أنّ درجة حرارة ذوبان الرمل عالية جدًا وتصل لحوالي 1700 درجة مئوية.
لا يعود الرمل المنصهر إلى حالته السابقة عند تعرّضه للبرودة. تتسبب عملية التسخين في حدوث تحول كيميائي كامل وبالتالي انتاج بنية داخلية جديدة. لا يتحول الرّمل أبداً إلى مادة صلبة بغض النظر عن التقنية المستخدمة لتبريده. يتحول بدلًا من ذلك إلى سائل متجمد أو ما يطلق عليه علم الفيزياء “مادّة صلبة غير متبلورة”. يضم الزجاج بعض التراكيب البلورية الموجودة عادة في المواد الصلبة وكذلك بعض العشوائية الجزيئية التي غالبًا ما تشاهد في السوائل.
تاريخ صناعة الزجاج
ظهر فنّ صناعة الزجاج منذ وقت طويل جدًّا. يعود بعض الخرز الزجاجي والذي قد وجد مؤخرًا في مصر إلى 2500 عام قبل الميلاد. تم العثور على قضيب زجاجي أزرق اللون في بابل يعود إلى حوالي 2600 قبل الميلاد. تُظهر هذه الإكتشافات أنّ الرجل القديم كان قد فهم كيفية صنع الزجاج.
كيفيّة تصنيع الزجاج
لقد قدمت لك بالفعل فكرة تقريبية عن كيفية صنع الزجاج، ولكن دعنا الآن نلقي نظرة على كيفية صناعة الزجاج في المصانع.
يتم خلط الرمل في المصنع مع قطع زجاجيّة يتم جمعها في الغالب عن طريق إعادة تدويرالحجر الجيري (كربونات الكالسيوم CaCO3) ورماد الصودا (كربونات الصوديوم Na2CO3) قبل تسخينها في الفرن. يستخدم رماد الصودا المضاف إلى الخليط بهدف تقليل نقطة انصهار الرمل في محاولة لتوفير الطاقة في عملية التصنيع. تنتج هذه الطريقة نوعًا من الزجاج يذوب في الماء. يضاف الحجر الجيري إلى الخليط للسيطرة على هذا العيب. يطلق على المنتج النهائي الذي تم الحصول عليه من هذه العملية اسم lime-silica. يستخدم هذا النوع من الزجاج للأغراض العامة التي نراها عادة من حولنا.
يستخدم صانعو الزجاج التجاري عمليات تصنيع مختلفة للحصول على أنواع مختلفة من الزجاج. يتمّ ذلك في الغالب عن طريق إضافة مواد كيميائية أخرى. تضاف المواد الكيميائية بغرض تغيير مظهر أو خصائص الزجاج. يتم إضافة المواد الكيميائية كالكروم أو الحديد إلى خليط الرمل المنصهر لتصنيع الزجاج ذو اللون الأخضر، في حين يتمّ خلط الرمل المنصهر مع ملح الكوبالت لانتاج زجاج أزرق. يضاف أكسيد البورون إلى الخليط المنصهر لصنع زجاج مقاوم للحرارة. يضاف أكسيد الرصاص للحصول على زجاج الكريستال الذي يمكن قطعه بسهولة.
يتم صنع بعض أنواع الزجاج المتميزة والمتينة للغاية مثل الزجاج المضاد للرصاص من خلال عملية تصنيع مختلفة. يتم عمل طبقات متعددة من الزجاج والبلاستيك لصناعة زجاج مضاد للرصاص. عادة ما يتم تصنيع الزجاج الصلب والمستخدم في الزجاج الأمامي للسيارات عن طريق تبريد الزجاج المنصهر بسرعة كبيرة لجعله أكثر قسوة.