Стекло

Стекло для лабораторной посуды прежде всего должно быть химически устойчивым; оно не должно поддаваться разъедающему действию разных агрессивных реагентов. Остальные свойства, как, например, термическая устойчивость — способность переносить резкие температурные скачки, механическая прочность, имеют гораздо меньшее значение, а внешний вид изделий не играет здесь никакой роли. Наоборот, для хрустального бокала важна в первую очередь эстетическая сторона, и стекло должно быть по возможности свободно от внешних косметических дефектов — пузырей, свилей и зеленоватой окраски, вызываемой загрязняющими примесями, свойственными дешевым сортам стеклоизделий. Кроме того, важно, чтобы показатель преломления был достаточно высок, так как в этом случае грани бокала будут ярче играть в проходящем свете. Прочие свойства, как, например, химическая и термическая стойкость, механическая прочность и т. д., особенного значения здесь не имеют.

Дальше, оптическое стекло должно прежде всего иметь для каждого из своих многочисленных типов присущие ему «оптические постоянные», т. е. определенную величину коэффициента преломления для лучей разной длины световой волны, и, кроме того, отвечать чрезвычайно высоким требованиям в отношении беспузырности, бессвильности, прозрачности и окрашенности. В отношении же термической стойкости, механической прочности и электропроводности оптическое стекло может быть самым обычным.

Бывают случаи, когда стекло должно быть носителем какого-нибудь одного свойства: или выраженного в очень сильной степени, или по величине своей точно отвечающего заданию. К остальным свойствам заказчик в этих случаях выражает полное безразличие. К такому виду стеклянных изделий можно отнести, например, защитное рентгеновское стекло, которое должно предохранять работающего на рентгеновской установке от вредоносного действия икс-лучей. Кроме этого защитного, специфического действия от стекла в данном случае ничего больше не требуется. Оно может быть свилистым, пузыристым, обладать любой окраской, любыми оптическими свойствами, может как угодно реагировать на химические воздействия, на резкое изменение температур и т. д.

То же можно сказать о стекле, которое применяется для колб электроламп и ряда других электровакуумных изделий для радиевой техники и иных назначений. Эти стекла должны обладать только одним свойством, а именно: их коэффициент термического расширения должен точно совпадать с коэффициентом расширения того металла, из которого делаются впаивающиеся в стеклянное тело колбочки проводники электрического тока. Если эти коэффициенты не совпадут, стекло и металл после впайки при охлаждении будут неодинаково сжиматься (как известно, все тела расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении), в результате чего в стекле возникнут большие внутренние напряжения, которые приведут к разрушению изделия.

Никаких других особых свойств от стекла данного типа не требуется.

Можно было бы продолжить перечень подобных случаев, однако и так достаточно ясно, что необходимо приготовлять стекла, разные по свойствам: особо химически стойкие, особо прочные механически, обладающие определенным коэффициентом термического расширения и наперед заданными оптическими константами, и т. д. и т. п.

Иными словами, разнообразные потребности человеческого общества не позволяют ограничиться одним сортом стекла, обладающим стандартными качествами, а заставляют иметь много разных сортов, вернее, типов стекла, каждый из которых будет отличаться какими-то особыми, только ему присущими свойствами. В погоне за такой своеобразной специализацией стекол нередко для достижения одних свойств приходится жертвовать другими. Так, например, мы миримся с пузыристостью и свилистостью некоторых сортов оптического стекла, отличающихся зато редким сочетанием своих оптических свойств; не обращаем внимания на желтизну защитных рентгеновских стекол или недостаточную термическую стойкость хрусталя.

Как же достигнуть столь большого разнообразия в типах стекол? Как добиться того, чтобы каждому из этих типов были присущи требуемые свойства?

Здесь мы подходим к одному очень важному в технике вопросу.

Совсем недалеко еще то время, когда не знали, что свойства тела прежде всего связаны с его химическим составом, с тем, какие вещества, какие химические элементы его образуют и в каких количественных взаимоотношениях они для этого сочетаются. Ломоносов первый обратил на это серьезное внимание. До него, конечно, знали, что стекло можно сварить из разных исходных материалов, но считали, что раз стекло сварено, то свойства его всегда окажутся одними и теми же, независимо от того, какие вещества введены в его состав. Ломоносов понимал, что это не так, и в опытах, которыми он закладывал начало науки о стекле, всегда учитывал состав стекла как фактор, способный в корне изменить свойства стекла, а следовательно, и его поведение в той или иной обстановке эксперимента.