ガラスの正体!
ガラスと言う物体は、日常生活でとてもよく使います。ディスプレイ、窓、コップ、ビン、電球や蛍光灯などなど…。
では、そのガラスの主成分は、いったいなんでしょう?
その答えは、「二酸化ケイ素」と呼ばれる、酸素とケイ素の化合物。
「ケイ素」と言うのは、原子の名前で、ガラス以外には太陽電池や半導体などに使われています。
また、二酸化ケイ素とは、いわゆる「水晶」の事です(水晶には、わずかに不純物が含まれていますが…)。
普段使う、板ガラスやガラス瓶などには、「ソーダガラス」と呼ばれるガラスが、
実験器具などには「カリガラス」、装飾品、レンズなどには「鉛ガラス」、電球などには「ホウケイ酸ガラス」と言う物が使われています。
これらの主成分は、共通して「二酸化ケイ素」ですが、そこに何を混ぜるかによって、微妙な特徴の違いを生み出しています。
ところで、この世には、固体、液体、気体の3種類の物体があります。
氷は固体ですが、溶かすと水と言う液体になり、さらに熱すると水蒸気と言う気体になります。
では、ガラスは固体、液体、気体のどれでしょうか?
見た目からして、ガラスは固体と言う気がしますが…実は、ガラスは液体なのです。
そもそも固体と液体、気体の違いは、その分子(物体を構成する最小単位が原子。その原子が2つ以上くっ付いた物が分子)のつながり方の違い。
氷は水分子がガッチリ組み合い、水は水分子が緩やかに組み合い、水蒸気は水分子が好き勝手に飛び回っています。
ガラスの分子(二酸化ケイ素)は、この氷よりも、むしろ水のつながり方に近いのです。
「硬い液体」これがガラスの正体だったのです。
ガラスは500℃以上に熱するとドロドロになりますが、アレは水あめが溶けてドロドロになるのと同じ理屈。
また、液体ですので、熱を加えなくても、実は何百年もかけてゆっくりと溶けているのです。
そして、この「硬い液体」だからこそなし得る、とても便利な特徴が、ガラスには秘められているのです。
一番の特徴は、「光を通す」事。
分子がガッチリと組み合い「結晶」を作っている固体は、結晶が邪魔して光を通しません。
しかし、ガラスは液体。つまり、結晶がないので、光をよく通すのです。
また、結晶があると、何かを混ぜて色をつけるのが難しいですが、液体であるガラスは、それが容易にできるのです。
ガラスには、「液体である」と言う事と関係が無い部分でも、便利な特徴はまだまだあります。
傷が付きにくい事、熱に強い事(耐熱ガラスだけですが…)、薬品に強く、錆びず、溶けず、食べ物を入れても安心。
水も風も電気も通さないので家の材料にピッタシで、ちょっと割れても、溶かせば簡単にリサイクル出来る事…と、たくさんあります。
化学実験の実験器具にガラスが多用されているのも、ガラスと反応する物質が、ほとんどないからです(もちろん、反応する物もあります)。
しかし、そんなガラスの最大の欠点が、「割れやすい」と言う事。
何故割れやすいのでしょうか? それは、ガラスが「硬い液体」であると言う事に由来します。
実は、ガラスには、目に見えない細かい傷がたくさんついています。
それが、ビニール袋の切り込み(上下にあるギザギザ)のような役割をして、力がかかるとそこから一気にやぶけてしまうのです。
固体であれば、結晶がこの「破れ」を食い止めてくれるのですが、ガラスには結晶がありません。
そのため、一度割れ始めたが最後、ザックリとイッてしまうのです。
しかし、そんな「きっかけ」が無ければ、ガラスはかなり強い代物。
ガラスそのものは、1mm四方で、1トンの力に耐えます。これは、割り箸の先の大きさのガラスに大型トラックを載せられる事を意味します。
また、ガラスを細い糸にすると、引っ張りに対しては、ガラス本来の強さが発揮。
これを色々な向きに組み合わせ、固めると、車のボディやボート、ヘルメットに使用されているグラスファイバー製品ができあがるのです。
普段接するのであまり気にしませんが、実はガラスには、色々な秘密が隠されているのです。
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