Chemische und Physikalische Eigenschaften von Glas

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Übersicht

Zur Bearbeitung von Glas sollte man ein Wenig über seine Eigenschaften wissen. Das macht das Arbeiten deutlich leichter. Dazu mal ein Sprichwort vorneweg: "Glück und Glas - leicht bricht das." Die verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften kann man sich zu Diensten machen, wenn man weiß wie...


Physikalische Eigenschaften von Glas

Glas hat keinen bestimmten Schmelzpunkt, da es über keine feste Gitterstruktur verfügt, was sonst nur bei Flüssigkeiten der Fall ist. Man bezeichnet Glas daher auch als "unterkühlte Flüssigkeit" mit extrem hoher Zähigkeit. Allerdings ist Glas bei Raumtemperatur so zäh, daß man es, wissenschaftlich bewiesenermaßen, als Feststoff ansehen kann.

Unterhalb von ca. 500°C ist Glas (Natronkalkglas) so spröde, daß wir es als Feststoff ansehen können. Der Bruch ist meistens glatt oder er zeigt muschelige Strukturen. Ein Glasstab mit völlig fehlerloser Oberfläche läßt sich erstaunlich weit durchbiegen, bevor er bricht. Ein "realer" Glasstab trägt weniger als 1/10 davon.

Ab einer gewissen Temperatur, dem "Unteren Kühlpunkt" ist das Glas nicht mehr spröde. Es splittert nicht mehr bei Hitzeschock. Dies ist auch die untere Grenze des für das Tempern von Glas wichtigen Bereiches. Von jetzt an wird das Glas mit zunehmender Temperatur immer weicher. Jetzt kommt die zweite wichtige Temperatur für den Glasbearbeiter: Der "Obere Kühlpunkt". Dies ist die Temperatur, bei der sich das Glas noch nicht merklich unter seinem Eigengewicht verformt. Je größer das Objekt ist desto niedriger muß sie gewählt werden.

Wenn man das Glas weiter aufheizt dann wird es zunächst an seiner Oberfläche klebrig, wenn es gleichwarmes Glas berührt. Mit zunehmender Temperatur läßt es sich dann plastisch verformen, biegen, ziehen und verstreichen. Wenn man es dann noch weiter aufheizt dann wird es immer flüssiger, bis es bei der höchsten Temperatur im Glasmacherofen dünnflüssig wie Olivenöl geworden ist.


Die für das Glasperlenwickeln wesentliche Eigenschaft des Glases wird über den Ausdehnungskoeffizienten beschrieben. Dieser gibt Auskunft über die Ausdehnung eines Glases bei einer bestimmten Temperaturerhöhung und ist entscheidend dafür, ob verschiedene Gläser zusammen verarbeitet werden können. Kennt man den Ausdehnungskoeffizienten nicht, kann ein Kompatibilitätstest durchgeführt werden.

Eine andere, interessante Eigenschaft ist der optische Brechungsindex (Brechzahl). Dies ist eine dimensionslose Zahl, die angibt, um wieviel das Glas Lichtstrahlen stärker bricht als Vakuum. Die Brechzahl von Luft liegt nur wenig über der von Vakuum. Je höher dieser Wert ist desto stärker glänzt und spiegelt das Material. Das ist auch ein Grund dafür, warum Diamanten so beliebte Schmucksteine sind. Man kann die Lichtbrechung von Glas durch verschiedene Zusätze steuern. Beim Kristallglas wird eine möglichst hohe Brechzahl angestrebt, um das Funkeln facettierter Teile zu verstärken.

Die Ritzhärte spielt beim Schleifen eine Rolle. Außerdem entscheidet sie darüber, wie rasch Glasperlen ihren Glanz verlieren, wenn sie oft in staubiger Umgebung getragen werden. Fensterglas hat eine Härte 5 nach Mohs, Quarz die Härte 7. Je höher die Zahl desto härter und kratzfester ist ein Material. Diamant stellt mit Härte 10 eines der härtesten Materialien überhaupt dar.


Chemische Eigenschaften von Glas

Glas besteht im Wesentlichen aus Quarzsand, Soda, Pottasche und Kalk. Metalloxide werden dem Glas beigemischt, um bestimmte Farben zu erzielen.