Câu chuyện thuỷ tinh

Chuyện bắt đầu từ sa mạc

Cách đây bốn ngàn năm có lẻ có một đoàn người đi trên sa mạc cát mênh mông ở vùng Ai Cập. đêm họ dừng lại nhóm bếp đun nấu. Sáng ra dưới ánh mặt trời họ thấy lóng lánh trên nền bếp một thứ đá lạ trong suốt. Thuỷ tinh đã được phát hiện ra từ đó.

Nhưng phải chờ đến thế kỷ thứ nhất trước công nguên, nghề thuỷ tinh mới được truyền từ Ai Cập sang Italia. Từ những xưởng thủ công nhỏ bé người ta bắt đầu xây dựng những trung tâm sản xuất thuỷ tinh rất lớn. Nghề thuỷ tinh sau đó lan sang rất nhiều nước khác như Tây Ban Nha, Pháp, Đức, vùng Hắc Hải và nước Nga. Đến thế kỷ XVI trên thế giới đã xuất hiện những sản phẩm thuỷ tinh mang tính mỹ nghệ rất cao. Không chỉ có thế, thuỷ tinh còn là một thứ vật liệu nhân tạo quan trọng trong đời sống văn hoá và kỹ thuật của con người.

Từ những hạt cát xinh xinh

Thuỷ tinh quý là thế nhưng câu chuyện về nó lại bắt đầu từ những hạt cát bình thường ta có thể thấy ở ven sông, ven biển.

+ Cách điều chế thuỷ tinh

Thuỷ tinh thường là hỗn hợp của Na ₂SiO ₃và Ca ₂SiO ₃, có thành phần gần đúng là Na ₂O.CaO.6SiO ₂, được sản xuất bằng cách nấu chảy hỗn hợp gồm chủ yếu là cát, đá vôi và xôđa ở 1.400 ⁰C.

+ Có phải lựa chọn cát hay không

Loại cát dùng để làm thuỷ tinh tốt nhất là cát trắng, thành phần chủ yếu là oxit silic (SiO ₂) thường thấy ở biển miền Trung nước ta. Còn muốn có loại thuỷ tinh trong suốt như pha lê thì phải là loại cát thạch anh nguyên chất. Thuỷ tinh không có cấu trúc định hình mà là chất vô định hình, khi đun nóng nó mềm dần rồi mới nóng chảy, do đó có thể thổi, ép hoặc cán thuỷ tinh tạo ra các đồ vật có hình dạng khác nhau. Thuỷ tinh thường có nhiệt độ hoá mềm và nhiệt độ nóng chảy thấp, dãn nở nhiều khi thay đổi nhiệt độ nên dễ bị nứt. Do đó có thể tạo ra những thuỷ tinh có tính chất mong muốn, người ta thay đổi một số thành phần của thuỷ tinh. Chẳng hạn, thay natri trong thuỷ tinh thường bằng kali sẽ được thuỷ tinh kali có nhiệt độ hoá mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn (dùng chế tạo dụng cụ thí nghiệm) thay canxi trong thuỷ tinh kali bằng chì sẽ được thuỷ tinh chì trong suốt gọi là pha lê. Nếu hàm lượng chì nhiều hơn sẽ cho ta thuỷ tinh có chỉ số khúc xạ lớn có thể dùng làm thấu kính. Để tăng tính chịu nhiệt và tính bền hoá học người ta giảm bớt ion Na ⁺và Ca ²⁺thay vào đó là Bo (B) và nhôm.

Muốn chúng đầy màu sắc:

- Thêm hợp chất coban ta sẽ có thuỷ tinh tím.

Những bóng đèn thuỷ tinh trang trí màu vàng đậm là do thuỷ tinh có pha thêm hợp chất cadimi.

Nếu muốn nhuộm thuỷ tinh thành màu hồng ta phải thêm hợp chất selen.

- Thuỷ tinh mầu lục do hợp chất vanadi tạo nên thì có thể hút các tia tử ngoại, thường được dùng làm kính đeo mắt, kính bảo vệ.

Thuỷ tinh kỳ diệu

+ Thuỷ tinh có thể thay thép

Ngày nay, người ta dùng thuỷ tinh để chế tạo ra các thiết bị có thể thay thế cho cả kim loại mầu hoặc kim loại quý. Chẳng hạn lợi dụng tính chất có thể kéo sợi được của thuỷ tinh, người ta đã phóng một giọt thuỷ tinh ra với vận tốc 50/s để tạo ra những sợi thuỷ tinh trong suốt. Sợi thuỷ tinh chỉ bằng1/20 sợi tóc nhưng lại bền hơn cả một sợi dây thép.

+ Ngôi nhà thuỷ tinh

Bạn đã nghe nói những lâu đài bằng pha lê nhưng chỉ là trong chuyện cổ tích. Ngày nay điều đó không còn là hoang đường nữa, sẽ có những ngôi nhà trong suốt bằng gạch thuỷ tinh. Mái nhà lợp thép nhưng lại phủ một lớp thuỷ tinh bên trên cứ như tráng men vậy. Lợp mái bằng thuỷ tinh vừa bền, vừa đẹp lại rẻ nữa. Trong ngôi nhà thuỷ tinh mọi thứ như cốc, lọ hoa, bàn ghế… bằng thuỷ tinh không vỡ. Ra khỏi nhà, đường sá, ngay cả tà vẹt xe lửa cũng có thể làm bằng thuỷ tinh.

+ Bệnh viện thuỷ tinh

Ở nước Nga đã từng có những lâu đài bằng thuỷ tinh để chữa bệnh. Chẳng hạn, nếu người bệnh cần được chiếu tia tử ngoại, người ta lắp tường cho văn phòng đó bằng thuỷ tinh thạch anh và thuỷ tinh tím. Tiết kiệm và hiệu quả hơn nhiều.