من ماذا مصنوع الزجاج؟
الزجاج اصبح شائع اليوم لدرجة انه من السهل ان ترى من خلاله بدون تفكير ثانوي. هو في نوافذنا، على شاشاتنا، في خزاناتنا، وفي العديد من الأجهزة التي نتفاعل معها كل يوم. بالرغم من انه يمكن العثور على الزجاج في كل مكان، يمكنك ان تعيش حياتك كلها بدون معرفة الكثير عن كيفية تصنيعه أو ما هو مكون منه. حتى لو كنت تعتقد انك تعرف الاساسيات، فأنت لم تتفحص سوى السطح.  على مستوى عالي، الزجاج هو رمل تم ذوبانه وتحويله كيميائيا. لو كنتي على الشاطئ من قبل، تعرفي بالضبط كيف يمكن للرمل ان يصبح حار بينما يبقى في شكله الصلب. نوع الحرارة اللازمة لتحويل الرمال إلى حالة سائلة (في النهاية تصبح زجاجية) أكثر حرارة من أي يوم مشمس. لتذوب الرمال، تحتاج لتسخينها لحوالي 1700 درجة مئوية، وهي تقريباً نفس درجة الحرارة التي تصل إليها مكوك الفضاء عندما يعود إلى الغلاف الجوي للأرض.  الرمال المستخدمة عادة لصنع الزجاج تتكون من حبيبات صغيرة من بلورات الكوارتز، تتكون من جزيئات ثاني أكسيد السيليكون، المعروف أيضا باسم السيليكا. عندما تُسخن هذه الجزيئات لدرجة حرارة عالية بما فيه الكفاية، الرمل يذوب ويخسر بنيته البلورية، وبينما يبرد يكتسب بنية مختلفة تماماً. هيكل هذا، على المستوى الجزيئي، في مكان ما بين السائل والصلب. هذه الحالة المتوسطة معروفة باسم مادة صلبة غير متجانسة، وهو ما يعني أن لديها بعض الهيكل البلوري للمادة الصلبة مقترنًا بالعرضية الجزيئية للسائل.  صهر الزجاج اعتماداً على خليط الرمال، الزجاج يمكن أن يكون له مجموعة متنوعة من الخصائص. بعض العناصر أو المواد الكيميائية المختلطة بالرمل يمكن أن تغير لون الزجاج، على سبيل المثال. خصائص الزجاج ممكن تتغير ايضا بناء على كيفية تصنيعها والعمليات التي يتم تشكيلها بعد ذلك. لتقوية الزجاج، يمكن للمصنعين استخدام التشديد الحراري لتسخينه وتبريدة بسرعة. الزجاج ممكن يُقوّى كيميائياً من خلال عملية تبادل أيونات تجعل سطح الزجاج أكثر صلابة.  الزجاج الذي يعرفه معظم الناس هو زجاج الصودا، وهو مزيج من الصودا (المعروفة أيضًا باسم رماد الصودا أو صودا الغسيل) والحجر الجيري والرمل. بالرغم من انك تقدر تصنع زجاج ببساطة عن طريق تسخين وبعد ذلك تبريد السيليكا بسرعة، تصنيع زجاج الصودا-الصلصال هو اكثر تعقيداً. عن طريق إضافة الصودا (كربونات الصوديوم) ، نقطة ذوبان الرمال تنخفض بحيث يمكن تحويلها إلى زجاج في درجات حرارة أقل وتوفير الطاقة أثناء التصنيع. ومع ذلك، إضافة الصودا إلى الخليط يقلل من استمراريته الكيميائية، مما يجعله عرضة للانحلال عند ملامسة السوائل. لمعظم التطبيقات، هذا غير مرغوب فيه، لذلك يتم إضافة الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) إلى الخليط، والذي يعمل كمثبت. بعد ما يتم تسخين خليط السيليكا والصودا والحجر الجيري، يمكن تبريره وتشكيله لمجموعة متنوعة من التطبيقات. في كورنينغ، نعرف الزجاج. نعلم كيف نعززه من خلال عمليات كيميائية مثل تبادل الأيونات، ونعرف كيف نثنيه لصنع ألياف بصرية يمكن أن تمتد لمسافات شاسعة. معرفتنا بالزجاج تعود لأكثر من قرن، مما يسمح لنا بالبقاء في طليعة البحث والتطوير. من الصودا البسيطة ليم إلى الهياكل الزجاجية المعقدة التي تمكن الواقع المعزز، الزجاج هو مادة قابلة للتكيف، واسعة النطاق. لهذا السبب، بعد أكثر من 165 سنة، مازلنا نكتشف أشياء جديدة.