Elemente und Moleküle, Schulbuch

97 5.4 SilicaTe Chemikalienflaschen mit Alkalien, daher Verwendung von Kunst- stoffstopfen). Normales Glas lässt UV-Licht nicht durch. Es ist ein schlechter Wärmeleiter und nur wenig temperaturwechselbestän- dig. (Starke Ausdehnung des Materials bei wechselnder Tempe- ratur und schlechte Wärmeleitung führen zu inneren Spannun- gen.) Daher müssen Glasgegenstände nach ihrer Herstellung langsam abgekühlt werden. Eine zu langsame Abkühlung fördert aber die Rekristallisation, die das Glas trüben würde. Die inneren Spannungen beim raschen Abkühlen nützt man bei der Herstel- lung von Sicherheitsglas aus. Ein solches „vorgespanntes“ Glas zerfällt bei Bruch in kleinste Splitter, was die Verletzungsgefahr herabsetzt. Allerdings werden Windschutzscheiben aus vorge- spanntem Glas bei Steinschlag durch die netzartigen Sprünge undurchsichtig. Daher verwendet man heute bevorzugt Verbund- glasscheiben. Diese bestehen aus zwei Glasschichten, die durch eine elastische Kunststofffolie zusammengehalten werden. Das Glas wird dadurch sehr bruchfest und die Splitter bleiben bei Bruch am Kunststoff hängen. Für optische Gläser werden Kaliglas und Bleiglas verwendet. Im Kaliglas ist Natrium durch Kalium ersetzt. Im Bleiglas wird Calcium zum Großteil durch Blei ersetzt. Dies bewirkt einen besonders hohen Brechungsindex, der bei optischen Gläsern wichtig ist. Auch geschliffene Schmuckgläser werden aus Bleiglas hergestellt (Bleikristall). Für Laborgläser sind alle genannten Glassorten (außer natürlich Quarzglas) zu wenig temperaturwechselbeständig und haben ei- nen zu niedrigen Erweichungspunkt. Hier finden Borosilicatgläser mit hohem Anteil an Quarz Verwendung. In Borosilicaten ist – ähnlich wie in Alumosilicaten – das Silicium des Anionengitters teilweise durch Bor ersetzt. (Bor ist wie Aluminium ein Element der 13. Gruppe.) Glaskeramik ist Glas, das durch entsprechende Wärme-behand- lung teilweise zum Kristallisieren gebracht wird. Sie besteht also aus winzigen Silicatkristallen, die in eine Glasmasse eingebettet sind. Der Vorteil ist, dass Gegenstände aus Glaskeramik wie Glas geformt werden können, nach der Nachbehandlung aber Eigen- schaften von keramischen Werkstoffen haben. Besonders die geringe Temperaturausdehnung und die hohe Temperaturwech- selbeständigkeit machen Glaskeramik heute zu einem Werkstoff für Herdplatten, Geschirr und Laborgegenstände. Durch Zusatz von Schwermetallsalzen lässt sich Glas färben. So bewirken Eisen(II)-Ionen eine Grünfärbung, Eisen(III)-Ionen eine Braunfärbung. Eisen kommt meist als Verunreinigung in den Glas- rohstoffen vor, daher sind billige Flaschen häufig braun oder grün. Es ist daher notwendig, Weißglas, das aus viel reineren Rohstof - fen hergestellt ist, beim Recycling getrennt von Buntglas zu sam - meln. Weitere Färbungen des Glases werden vor allem bei Kunst- gegenständen eingesetzt. Eine wichtige Anwendung von Glas ist die Herstellung von Glas- fasern. Das Glas wird dabei zu Fasern mit wenigen Tausendstel Millimetern Durchmesser gezogen. Die so gewonnene Glaswolle findet als Wärmedämmmaterial im Bauwesen Verwendung. Auch in der Informationsübertragung werden zunehmend Glasfasern eingesetzt. Die Information wird dabei als Laserimpuls übertra- gen (statt als Spannungsimpuls im Kupferkabel). VIS-Licht UV-Licht VIS-Licht t VIS-Licht UV-Licht Normalglas Lichtt Quarzglas VIS-Licht UV-Licht Abb. 97.1: Lichtdurchlässigkeit verschiedener Glasarten Abb. 97.2: Zusammensetzung verschiedener Glasarten Abb. 97.3 Verschiedene färbige Glassorten Glassorte Zusätze Beispiel Kaligläser K 2 CO 3 böhmisches statt Kristallglas Na 2 CO 3 optisches Glas Borosilicatglas = B 2 O 3 feuerfeste Gläser: Bor-Tonerde- Al 2 O 3 Jenaer Glas Gläser tw. statt Duran, Supremax Quarz Blei-Kali-Gläser PbO, K 2 CO 3 Bleikristallglas statt Strass Na 2 CO 3 , CaCO 3 Glassorte Zusätze Farbe durchsichtig FeO grün Fe 2 O 3 braun CoO blau kolloidales Gold Goldrubin-Glas getrübt SnO weiß TiO 2 weiß Email TiO 2 Glasschicht + ev. andere auf Metall Metalloxide Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv