Thuỷ tinh là gì? Vai trò của thuỷ tinh trong đời sống

Thử tưởng tượng nếu cuộc sống mất đi thủy tinh cũng như các vật liệu liên quan đến nó thì sẽ như thế nào? Thực phẩm sẽ dễ hư hỏng hơn do không còn được bảo quản trong thủy tinh. Trái đất này sẽ chìm ngập trong rác thải nhựa, loại vật liệu tàn phế môi trường nặng nề nhất. Điều đó thật kinh khủng. Như vậy có thể thấy rằng thủy tinh có vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống hiện tại cũng như tương lai sau này. Và có lẽ còn nhiều điều về thủy tinh mà bạn chưa biết. Vậy thì những thông tin dưới đây được viết ra là để dành cho bạn.

1. Sự ra đời của thủy tinh

 

Có thể bạn không tin?

Nhưng sự thật là thủy tinh được làm ra từ cát nung chảy. Điều đó có nghĩa là bạn hoàn toàn có khả năng đun nóng cát thông thường (chủ yếu là silicon dioxide SiO2) để tạo ra thủy tinh. 

Tuy vậy, hiện tượng nung chảy đó sẽ không xảy ra ở những bãi biển xanh, cát vàng. Bởi vì muốn hóa lỏng cát, cần phải đưa chúng vào lò nung ở nhiệt độ cao 1700°C (3090°F).

 

Sau quá trình nung chảy và để nguội, cát sẽ không thể trở về như hình dạng ban đầu được nữa. Chúng cũng không hóa rắn mà lúc này thủy tinh xuất hiện và được gọi là chất vô định hình. 

2. Công thức hóa học của thủy tinh

Loại thủy tinh mà chúng ta thấy ngày nay là  hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit. Thành phần hóa học gần đúng được viết dưới dạng các oxit: Na2O.CaO.6SiO2.

Khi đun nóng các nguyên tử trên, thủy tinh mềm dần rồi mới chảy nên có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn.

3. Tính chất tuyệt vời của thủy tinh

 

Thủy tinh là chất rắn không màu, trong suốt, không gỉ, tương đối cứng nhưng chúng lại rất dễ vỡ khi rơi từ độ cao xuống thấp.

Thuỷ tinh không cháy, không hút ẩm, không bị ăn mòn với nhiều loại axit mạnh khác nhau, ngoại trừ axit hidro florua ( HF)

Ngoài ra, còn có những thủy tinh còn được biết đến với những đặc tính vượt trội như sau.

3.1. Khả năng truyền sáng của thủy tinh

Một trong những đặc trưng rõ nét nhất của thủy  là nó trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy. Mặc dù không phải tất cả các loại thủy tinh đều có tính chất như vậy do còn phụ thuộc vào tạp chất. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ tử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất.

a. Ánh sáng nhìn thấy

Dưới ánh sáng nhìn thấy, thủy tinh có tính trong suốt là do sự vắng mặt của trạng thái chuyển tiếp của các điện tử trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy. 

b. Tử ngoại

Thủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tia cực tím (UV) đi qua. Có điều này vì sự bổ sung của các hợp chất như tro sô đa (cacbonat natri). Thủy tinh thuần SiO2 (còn gọi là thạch anh) không hấp thụ tia UV và nó được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ trong suốt trong khoảng bước sóng này, mặc dù nó đắt hơn thủy tinh thường. Có thể pha thêm xêri vào thủy tinh để tăng việc hấp thụ tia cực tím (các bức xạ ion hóa nguy hiểm về mặt sinh học).

c. Hồng ngoại

Thủy tinh vẫn giữ được đặc tính trong suốt ở bước sóng hồng ngoại trong các sợi cáp quang. Một lượng lớn sắt được sử dụng trong thủy tinh có khả năng hấp thụ nhiệt, chẳng hạn như các tấm lọc hấp thụ nhiệt dành cho máy chiếu phim.

3.2. Chiết suất

Chiết suất của thủy tinh rất dễ thay đổi khi có các thành phần khác thêm vào. Thủy tinh có chứa chì, chẳng hạn như chì tinh thể, có khả năng làm tăng chiết suất và có độ lấp lánh. Việc bổ sung bari cũng góp phần vào việc tăng chiết suất. Oxit thori cho thủy tinh có hệ số chiết suất rất cao và nó được sử dụng để sản xuất các lăng kính.

3.3. Nhiệt độ nóng chảy

Như mọi chất rắn vô định hình khác, thủy tinh không có điểm nóng chảy nhất định. Vì nếu nung nấu nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ làm tăng chi phí, do đó nhà sản xuất thường cho Natri vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Sự bổ sung soda (cacbonat natri Na2CO3), hay bồ tạt (tức cacbonat kali K2CO3). đôi khi còn hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn.

3.4. Thủy tinh có dẫn điện không?

Thủy tinh là chất cách điện tốt nhất vì nó có điện trở suất cao. Thế nên, câu trả lời ở đây là thủy tinh hoàn toàn không có khả năng dẫn điện.

3.5. Khối lượng riêng của thủy tinh

Thủy tinh có khối lượng riêng là 25000 N/m3

4. Các loại thủy tinh phổ biến hiện nay

Sự kết hợp nhiều nguyên liệu khác nhau về thành phần hóa học, phương pháp sản xuất chính là nguyên nhân tạo nên nhiều loại thủy tinh với tính chất, cấu tạo khác biệt. Dựa vào đó phân thành 6 loại thủy tinh phổ biến ngày nay.

4.1. Thủy tinh Soda Lime (thủy tinh thông thường)

Đây là loại thủy tinh được dùng nhiều nhất trong đời sống sinh hoạt của mọi người hiện nay. Chiếm 90% các sản phẩm thủy tinh dân dụng,như chén thủy tinh, đĩa thủy tinh, kính cửa sổ hay dùng để làm ly, hũ đựng đồ uống. Các loại thủy tinh Soda lime được biết đến là một hóa chất được sản xuất từ hỗn hợp SiO2, Na2O, Na2O và CuO với chất MgO và Al2O3. Thành phần của loại thủy tinh này có 60 – 75% silica, 12 – 18% soda và lime chiếm 5 – 12%.

Sở dĩ soda lime trở nên thông dụng nhất là bởi vì nó có mức giá dễ chịu, dễ mua, phù hợp với điều kiện kinh tế của nhiều gia đình.

Các loại thủy tinh soda lime có ưu điểm là dễ chùi rửa và ít bám mùi. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt của soda lime kém nên không thể sử dụng trong việc nấu nướng.

4.2. Pha lê (thủy tinh chì)

Hẳn là bạn đã từng nghe đến pha lê? Nhưng có thể bạn chưa biết. Pha lê chính là một loại thủy tinh có chỉ số oxit chì(Pb2O3) cao hơn các loại thủy tinh khác. Thủy tinh pha lê thường chứa từ 12 – 28% chì, nhưng đôi lúc có thể chứa tới 33% chì.Hàm lượng chì càng cao thì pha lê càng lấp lánh.

Thực tế, chì gây độc cho cơ thể con người. Nên loại này không được sử dụng và phục vụ nhiều trong ăn uống. Nhưng nhờ khả năng cách điện tuyệt vời nên được ứng dụng làm nhiệt kế và đồ vật trang trí. 

Loại thủy tinh này không chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ.

4.3. Thủy tinh Borosilicate

Thủy tinh Borosilicate được điều chế bằng cách kết hợp và nung chảy hợp chất oxit boric, cát silic, tro soda và alumina với nhau. Trong đó, oxit boric phải chiếm ít nhất 5%.

Đây là một trong những loại thủy tinh có khả năng chịu nhiệt tốt và chống ăn mòn cao. Có thể đun sôi trực tiếp trên bếp. Hoặc dùng để đựng đồ dùng còn đang ở nhiệt độc cao. Hơn nữa, có thể rửa ngay với nước lạnh mà không sợ bị nứt bể do việc tăng giảm nhiệt độ đột ngột, nên thủy tinh Borosilicate có tính ứng dụng rất cao trong mọi lĩnh vực đời sống thường ngày.

Đường ống dẫn, bóng đèn, đèn chùm hay đồ dùng trong phòng thí nghiệm,…là những ví dụ của thủy tinh Borosilicate.

4.4. Thủy tinh Aluminosilicate (kính an toàn)

So với loại thủy tinh thông thường, thì với thủy tinh Aluminosilicate có thành phần nhôm oxit (Al2O3) cao hơn.

Tương tự như loại thủy tinh Borosilicate, loại kính an toàn này có khả năng chống chịu nhiệt tốt hơn và có độ bền hóa học cao. So với Borosilicate, Aluminosilicate khó chế tạo hơn. Khi được phủ một lớp phim dẫn điện, thủy tinh Aluminosilicate được sử dụng làm điện trở cho mạch điện tử. Bên cạnh đó, loại thủy tinh này còn được sử dụng để làm kính chắn, kính bảo vệ. Và kính cường lực dùng cho điện thoại cũng được làm từ vật liệu thủy tinh này.

4.5. Gốm thủy tinh (thủy tinh Pyroceram)

Sự kết hợp giữa thủy tinh và gốm đã tạo ra loại thủy tinh này. Gốm thủy tinh có tính ứng dụng cao và được bày bán rất rộng rãi trên thị trường nhờ có tính cường lực, chịu nhiệt độ cao và chịu sốc nhiệt tốt. Chúng ta thường thấy loại gốm thủy tinh xuất hiện ở những sản phẩm gia dụng như chén, bát, nồi, chảo,…

4.6. Thủy tinh thuần silicon dioxide (SiO2) (thủy tinh thạch anh)

Đây chính là loại thủy tinh có giá trị nhất hiện nay. Lúc này, SiO2 ở dạng tinh khiết nhất, ít lẫn tạp chất. Và đặc biệt khó chế tạo nên ngày nay, thạch anh không được sử dụng phổ biến. Nó được dùng để làm vật trang trí hơn là sử dụng như một sản phẩm gia dụng. Loại thủy tinh đắt đỏ này có khả năng chịu nhiệt lên tới 1200 độ C trong thời gian ngắn.

 

Ngoài còn loại thủy tinh nêu trên, có thể thêm một hay nhiều kim loại để thủy tinh có nhiều màu sắc khác nhau như crom oxit (Cr2O3) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển.

5. Khả năng ứng dụng của thủy tinh trong cuộc sống con người

5.1. Sử dụng thuỷ tinh trong gia đình

Thủy tinh không còn xa lạ và trở nên rất đỗi thân thuộc trong mọi gia đình. Từ những chiếc bình hoa, ly, cốc uống nước đến chén bát ăn cơm đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, thuỷ tinh càng ngày càng được cải tiến với nhiều đặc tính vượt trội. 

Bên cạnh đó, thuỷ tinh không đơn thuần là để sử dụng, mà còn là vật trang trí bởi đặc tính lung linh và khả năng tạo hình hoàn hảo. Đó có thể là những quả cầu thủy tinh, đồng hồ, bể cá…

5.2. Tầm quan trọng của thuỷ tinh trong ngành y

Dễ dàng nhận thấy những lọ đựng thuốc, ống nghiệm, lăng kính,… trong các tiệm thuốc, bệnh viện hay phòng thí nghiệm đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Như vậy đã đủ thấy thuỷ tinh quan trọng thế nào đối với sức khỏe con người.

5.3. Sự cần thiết của thủy tinh trong ngành công nghiệp thực phẩm

Với khả năng bảo quản thực phẩm tốt, đảm bảo độ tươi ngon mà vẫn an toàn với người sử dụng. Khi thuỷ tinh ra đời, ngành công nghiệp thực phẩm như có một bước ngoặt mới và từ đó phát triển không ngừng. Các loại đồ uống đựng trong chai, bình thuỷ tinh ngày nay được khuyến khích sử dụng nhiều hơn vì thủy tinh có thể tái chế và không phá hủy môi trường như vật liệu nhựa.

5.4. Trong nông nghiệp, thuỷ tinh cũng có vai trò hết sức quan trọng

Vận dụng công nghệ cao vào nông nghiệp đang phát triển mạnh ở nước ta. Việc lai tạo và nhân giống cây trồng là đặc biệt quan trọng. Đặc biệt là đối với quy trình trồng rau củ sạch trong nhà kính, thủy tinh là vật liệu không thể thay thế được.  

5.5. Thuỷ tinh trong ngành công nghệ, điện tử, viễn thông

Những linh kiện điện tử, cầu chì, cảm biến, bo mạch,…hay sợi cáp quang, dù nhiều hay ít, đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Nói tóm lại, không còn điều gì nữa để phủ định thuỷ tinh đóng góp một phần công sức không hề nhỏ. Góp phần đưa con người đến với cuộc sống ngày càng hiện đại và văn minh hơn.

6. Tạm kết

Từ khi con người khám phá ra thủy tinh cũng như cách chế tạo ra nó thì thủy tinh càng ngày càng được áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới. Hi vọng qua bài viết này, bạn đã có những kiến thức cơ bản về thủy tinh cũng như phần nào hiểu được tầm quan trọng của nó đối với thực tiễn. 

Bài viết Thuỷ tinh là gì? Vai trò của thuỷ tinh trong đời sống đã xuất hiện đầu tiên vào ngày Ly Thủy Tinh SG.

source https://lythuytinhsg.com/thuy-tinh-la-gi/