Статті / Хімія для дітей
У світі скла
Ми живемо у світі, який складається з найдрібніших частинок – атомів та молекул. Ці частинки настільки крихітні, що уявити їх не можливо. Атоми – це малесенькі цеглинки, з яких побудовано все на світі, вони з’єднуються в молекули, кристали, утворюють найдивовижніші речовини.
Усі ці речовини існують в кількох станах: ми звикли, наприклад, що залізо – тверде, а вода– рідка, повітря ж – газ. Якщо уявити, що атоми та молекули учні, то на уроці вони – залізо, кожен учень-атом має своє місце, з якого не може сам собою стати, навіть крутитись і то йому не можна. Це твердий стан – кожен атом зберігає своє місце, як, наприклад в кристаликах солі чи цукру. А перерва в школі – це рідина. Учні-атоми та учні-молекули ганяють коридорами – хто в їдальню, хто просто розминаються і стримуються вони тільки стінами школи, точно, як вода у склянці. Це рідкий стан – кожне атом рухається, як хоче, але на відносно невеликі відстані. А от учні на канікулах – це газ: бігають, де хочуть, рідко зустрічаються і ніщо їх не може стримати. Газоподібний стан не тримає атоми та молекули, вони летять собі, куди хочуть.
Досить легко зрозуміти, що усе тверде знаходиться в твердому стані, рідини – в рідкому. Тоді скло – тверде? На вигляд так, а за всіма характеристиками, які притаманні твердим тілам – ні! Атоми і молекули в ньому не мають чітко визначених місць, як в «Сплячій красуні» – заснули хто, де стояв. Ніхто цього не помічає, але повільно-повільно скло тече. Якщо поміряти шибки, якій уже багато-багато років, то стане помітно: внизу товщина скла більша, ніж зверху. Скло – це рідина, в якій «застиг» час. Воно отримується, коли рідкий розплав тугоплавких речовин швидко охолоджують, поступово в’язкість зростає, зростає і розплав перетворюється на переохолоджену дуже в’язку рідину рідину. Таку в’язку, що й не відрізниш від твердого тіла.
Звідки ж береться скло? Звичайне скло отримують з білого піску, соди та крейди, їх сплавляють при високій температурі. Поступово з рідини видаляються гази, а рідина стає рівномірно прозорою. Температура такої рідини сягає півтори тисячі градусів! Тоді, коли всі бульбашки газу вийдуть – скло починають охолоджувати, попередньо виливаючи в потрібні форми – трубки, плоскі листи, як на шибки, банки тощо. Ви, напевно, помічали, що скло буває різного кольору – зелене, рожеве, синє, бурштинове. Його створюють різноманітні добавки: зелений та бурий колір дають сполуки заліза, рожевий – марганцю, синій – кобальту.
Та скло – це не лише витвір людини. Відоме красиве природне скло – обсидіан – чорна, непрозора лава, що захолола при виверженні вулкану. Так застигають тільки дуже рідкісні види лави, кислі, багаті кварцем. Обсидіан використовують для прикрашання власних палаців дуже багаті люди – султани та королі. А от пемза – пористе скло, теж застигла лава, широко використовується у побуті. Так застигає практично будь-яка лава, що вивергається вулканами у всіх куточках планети.
Люди навчилися виготовляти скло дуже давно. Найдавнішим скляним виробом, відомим нам, є невелика скляна намистина, знайдена в одній з найстаріших єгипетських пірамід. Їй близько шести тисяч років. Хоча, ймовірно, мистецтво скла було відоме людям ще давніше. Як будівельний матеріал скло стали застосовувати значно пізніше – на межі нашої ери, коли на зміну процесу плавлення й формування скла та гарячої скломаси в Сидоні в 50 р. до н.е. прийшла нова технологія - видування скла. Хоча, слід зауважити – скло ще довго було привілеєм королів. Простим людям скло стало широко доступним у сімнадцятому-вісімнадцятому столітті, коли його виготовлення стало не привілеєм гутарів, а промисловим виробництвом. До речі, невеликі установки для виготовлення скла, гути, часто будували і в українських селах, звідки й назви – Гути, Гутівчани, Гутки. Проте це скло було неякісним, мало прозорим.
Видатний російський учений Михайло Васильович Ломоносов, крім величезної кількості серйозних наукових праць з хімії та фізики, якось написав у віршах «Лист про користь скла», в ному можна багато прочитати про застосування скла: для зберігання ліків, різноманітних речовин, для виготовлення оптичних лінз, для посуду, виготовлення прикрас, прозорих шибок у вікнах тощо.
За мотивами «Листа про користь скла» М. В. Ломоносова
Я не коштовностям співаю похвалу, Ні золоту, ні сріблу – тільки склу. Саме його у захваті згадаю – Прозорість і краса, брехні немає. Вогонь його не знищить, адже скло Хай і тендітний, але син його. На допомогу в морі капітану Воно в трубі підзорній завжди стане. Секрет у силі лінз - прозоре скло У даль дивитись капітану помогло, Сягнути там, куди не бачать очі Хоч серед дня, а хоч глухої ночі. І ліки зберігає довго нам, Від вітру захищає, як стіна, Прозорі вікна, світло у кімнаті – Тож гідне скло, щоб похвалу співати!
Залежно від того, що додають у скло, воно буває різним: молібденове скло тонке, проте практично не має оптичного ефекту, з нього добре виготовляти мензурки, мірні циліндри, піпетки – мірний посуд. Кварцове скло – скло без добавок, найжаростійкіше, у посудинах з нього проводять високотемпературні синтези. Воно витримує температури до півтори тисячі градусів!
Скло буває різним. Є скло, яке використовують, як дуже чутливий провідник – його виготовляють зі сполук срібла, міді, кадмію, галію, сірки. Воно дороге і науковці всього світу б’ються над його вдосконаленням. Є скло медичне, промислове, побутове, парфумерне, ізоляторне, не можливо перерахувати всіх сторін нашого життя, в яких використовується скло. Це стійкий, надійний і гігієнічний матеріал. У ньому навіть можна зберігати найсильнішу з відомих у світі кислот – сірчану. Воно не розчиняється, не виділяє небезпечних речовин і зберігається тисячоліттями. Чи не завдяки цьому ми дізнаємося про секрети стародавніх косметологів, лікарів та алхіміків?
Спробуймо уявити наше життя без скла. У вікнах замість прозорих шибок шматки слюди (це гірський мало прозорий мінерал) – дома темно. Або ще може бути шкіряна плівка. Ох і холодно ж тоді мало б бути взимку! А саме так жили наші далекі предки. У нас не було б лампочок – жарівок, бо ж саме скло зберігає їх від швидкого згоряння, не було б склянок, фарфорового посуду (адже фарфор – це теж скло), ми не могли б зберігати ліки, не виготовили б комп’ютерів, телевізорів. Напевно, досі б жили у печерах.
Домашня лабораторія
Як виростити дивовижний сад?
Для цього треба попросити в мами непотрібну склянку (відмити її від досліду буде дуже складно) або, якщо це можливо, купи в аптеці спеціальну склянку.
Силікатний клей, який продають в магазинах, ще називають рідким склом. Добре розмішай баночку клею з таким самим об’ємом води, налий отриманий розчин у склянку. Кинь на дно по дрібці кристаликів марганцівки, кухонної солі, соди, можеш крапнути йоду, зеленки, а якщо дома є мідний купорос (його використовують для боротьби з цвіллю на стінах) та вапно – це просто чудово. Ти будеш бачити, як красиво вони опускаються на дно. Накрий склянку листком паперу і залиш на кілька днів. Через кілька днів у склянці виросте дивовижний кольоровий сад.
Юля Смаль
Оцініть статтю: 