Trong cuộc sống của chúng ta, ở ngay xung quanh ta, có rất nhiều đồ vật được làm từ thủy tinh. Thủy tinh có vai trò to lớn và ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống.
Bóng đèn
Vật trang trí
Gương
Những vật dụng trong phòng thí nghiệm
Chén thủy tinh
Ly thủy tinh
Giày thủy tinh
Những vật thủy tinh này được tạo ra như thế nào?
Bài 23
CÔNG NGHIỆP SILICAT
Group I
Designer: Bút Thép
THỦY TINH
I – Thành phần hóa học của thủy tinh
II - Một số loại thủy tinh
I – Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh
Thủy tinh loại thông thường được dùng làm cửa kính, chai, lọ,… là hỗn hợp của Natri slicat, Canxi silicat và Silic đioxit
Có thành phần gần đúng viết dưới dạng các oxit :
Na2O.CaO.6SiO2
Thủy tinh loại này được sản xuất bằng cách nấu chảy một hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và soda ở 1400OC
6 SiO2
+
CaCO3
+
NaCO3
+ CO2
tO
Tại sao lại dùng hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và soda để chế tạo thủy tinh???
SiO2 có điểm nóng chảy khoảng 2.000°C (3.632°F), vì thế có 2 hợp chất thường được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủy tinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1.000°C. Một trong số đó là sôđa (natri cacbonat Na2CO3), hay bồ tạt (kali cacbonat K2CO3). Tuy nhiên, sôđa làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước - là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (CaO) là hợp chất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan.
Thủy tinh, đôi khi trong dân gian còn được gọi là kính hay kiếng, không có cấu trúc tinh thể mà là chất vô định hình nên không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi đun nóng nó mềm dần rồi mới chảy, do đó có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn.
Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt, tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn
Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãy hay vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột. Tính chất này có thể giảm nhẹ hay thay đổi bằng cách thêm một số chất bổ sung vào thành phần khi nấu thủy tinh hay xử lí nhiệt.
Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy theo việc lựa chọn tạp chất và hàm lượng pha thêm khi nấu thủy tinh.
Thủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tia cực tím (UV) đi qua.
Chiết suất của thủy tinh có thể thay đổi khi có các thành phần khác thêm.
II - Một số loại thủy tinh
Thủy tinh kali: được tạo ra khi nấu thủy tinh mà thay Na2CO3 bằng K2CO3, có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Thủy tinh kali được làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính,…
II - Một số loại thủy tinh
Pha lê: là thủy tinh có trộn thêm một lượng PbO và có thể là cả BaO khi sản xuất nó. PbO được thêm vào thủy tinh nóng chảy làm cho thủy tinh có chiết suất  cao hơn và như vậy độ tán sắc  ánh sáng cũng cao hơn so với thủy tinh thông thường, nghĩa là trông nó lấp lánh hơn.
Sự có mặt của chì  cũng làm cho thủy tinh mềm và dễ cắt hơn. Thủy tinh pha lê thường chứa từ 12-28% chì, nhưng có thể chứa tới 33% chì. Tại hàm lượng này nó tạo ra độ lấp lánh cao nhất. Hàm lượng chì cao hơn làm cho thủy tinh khó tạo ra các tính chất của pha lê khi thổi. Việc pha thêm ôxít bari chỉ có tác dụng làm tăng chiết suất của thủy tinh.
II - Một số loại thủy tinh
Thạch anh được sản xuất bằng cách nấu chảy SiO2 tinh khiết. Loại thủy tinh này có nhiệt độ hóa mềm cao, hệ số nở nhiệt rất nhỏ, nên không bị nứt khi nóng lạnh đột ngột.
Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic–oxy SiO4, trong đó mỗi ôxy chia sẻ giữa hai tứ diện nên nó có công thức chung là SiO2.
Thạch anh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau điện tử, quang học... và trong  ngọc học. Các tinh thể thạch anh trong suốt có màu sắc đa dạng: tím, hồng, đen, vàng... và được sử dụng làm đồ trang sức từ rất xa xưa. Trong đó có thạch anh tím là quý nhất
Hiệu ứng mắt hổ (tiger’s eye)
Hiệu ứng mắt mèo “cat’s eye”
Hiệu ứng sao
Các hiệu ứng quang học đặc biệt của thạch anh
II - Một số loại thủy tinh
Thủy tinh màu: Các kim loại  và  oxit kim loại được bổ sung thêm vào thủy tinh trong quá trình sản xuất nó để thay đổi màu sắc  của nó
Mangan có thể thêm vào với một lượng nhỏ để loại bỏ màu xanh lá cây tạo ra bởi sắt hay trong một lượng lớn hơn để cho thủy tinh có màu tím amêtít
Giống như mangan, selen có thể sử dụng với một lượng nhỏ để làm bay màu của kính, hay trong một lượng lớn hơn để tạo ra màu hơi đỏ
Một lượng nhỏ côban (0,025 đến 0,1%) sinh ra thủy tinh màu xanh da trời.
II - Một số loại thủy tinh
Oxit thiếc  với antimoan và  oxit asen sinh ra thủy tinh màu trắng  đục, lần đầu tiên đã được sử dụng ở Venezia  để sản xuất đồ giả sứ.
2 đến 3% của  đồng oxit  sinh ra màu xanh lam.  Đồng  kim loại nguyên chất sinh ra thủy tinh mờ có màu  đỏ thẫm.
Niken, phụ thuộc vào nồng độ, sinh ra thủy tinh có màu xanh da trời hay màu tím hoặc thậm chí là màu đen.
Sự bổ sung titan sinh ra thủy tinh có màu nâu vàng.
II - Một số loại thủy tinh
Vàng kim loại trong một lượng rất nhỏ (khoảng 0,001%), sinh ra thủy tinh có màu hồng ngọc thẫm, trong khi một lượng thấp hơn sinh ra màu đỏ nhạt hơn, thông thường gọi là màu "nam việt quất”.
Nguyên tố urani (0,1 đến 2%) có thể thêm vào để thủy tinh có màu vàng phản quang hay màu xanh lá cây.
Hợp chất của bạc (thông thường là bạc nitrat) có thể sinh ra một khoảng màu từ đỏ da cam đến vàng.
Thủy tinh urani nói chung là không nguy hiểm về phóng xạ, tuy vậy nếu nó ở dạng bột, chẳng hạn như đánh bóng bằng giấy nhám, và dạng bụi thì nó là tác nhân gây ung thư.
Ngoài ra, hiện nay các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu để hoàn thành và sẽ cho ra đời dòng thủy tinh siêu bền. Loại thủy tinh này có thể khắc phục được tính dễ vỡ, rạn nứt khi va đập hoặc nhiệt độ tăng đột ngột của thủy tinh. Hứa hẹn sẽ được dùng rộng rãi để chế tạo áo giáp chống đạn, hoặc các dụng cụ trong gia đình …
Cảm ơn cô và các bạn đã theo dõi
Chúc một ngày bình yên và hạnh phúc!