מהי זכוכית?

זכוכית נוצרה בטבע בעת התנגשות מטאורים בפני השטח של כדור הארץ, כבר לפני מיליוני שנים. מוכרים היטב שני סוגים של זכוכית טבעית – טקטיט ו

^[2]. פגיעת ברק במשטח חול יוצר לפעמים צינוריות זכוכית דקות, הנקראות פולגוריט (אנ').^[3] התפרצויות הרי געש פולטות לפעמים זכוכית געשית הנקראת אובסידיאן.^[3] בני אדם השתמשו בזכוכית זו כבר בתקופת האבן. האובסידיאן סותת לסכינים וראשי חיצים חדים ביותר^[4]. כבר בתקופה הפלאוליתית התיכונה נישאו כלי האובסידיאן או גושי אובסידיאן בלתי מעובד למרחק ניכר ממקום החציבה^[5]. משערים שזכוכית יוצרה על ידי בני אדם בצורה אקראית, כ־4,000 שנים לפני הספירה, בתהליך לוואי של הפקת מתכות. בהשפעת הטמפרטורה הגבוהה, האפר שנותר אחרי שריפה של זרעים התחבר עם החול ונוצרה זכוכית סיליקטית המכילה 60% SiO2. זכוכית זו שימשה לייצור תכשיטים.^[6] לפי עדויות ארכאולוגיות, ייצור מכוון של כלי זכוכית נעשה כ-1,500 שנה לפני הספירה, במצרים ובמסופוטמיה. לאחר זאת, במשך 300 שנה ייצור הזכוכית התפתח במהירות ואז חלה ירידה בעיסוק בזכוכית. במסופוטמיה חלה התאוששות כ-700 שנה לפנה"ס ואילו במצרים 500 שנה לפנה"ס. מאז, במשך 500 שנה, מצרים וארצות אחרות לאורך החוף המזרחי של הים התיכון הפכו למרכזים לייצור זכוכית.^[7] הזכוכית הנפוצה ביותר בשימוש נקראת Soda-Lime glass והיא משפחת ההרכבים הנפוצה ביותר ומשמשת בין היתר לשמשות, כלי אוכל, מוצרי נוי וכלי אחסון. כלי האחסון העיקריים עשויי הזכוכית הם הבקבוקים. התערובת להכנתם מכילה שמונה סוגי תחמוצות, ביניהם – סיליקה (72.5%), אלומינה (1.5%), סידן חמצני (7.5%), נתרן חמצני (14.5%), מגנזיום חמצני (3.77%), תחמוצת ברזל (0.1%) ותחמוצת אשלגן (0.7%). הרכבה מ-63%–81%^[15] צורן דו-חמצני (SiO₂ – קוורץ, חומר הגלם – חול), נתרן פחמתי Soda (להורדת טמפרטורת ההתכה ומניעת גיבוש) וגיר (סידן פחמתי) Lime להעלאת היציבות הכימית. זכוכית מחוסמת

זכוכית שעברה חימום מבוקר לטמפרטורה של כ-700 מעלות צלזיוס ולאחר מכן קירור מהיר מאוד באוויר. הקירור המהיר גורם לכך שהחלק החיצוני והחלק הפנימי של הזכוכית מתכווצים באופן שונה, מה שגורם להיווצרות מאמצים פנימיים. תהליך זה הופך את הזכוכית לבעלת חוזק גבוה פי 3–5 מאשר זכוכית רגילה. כאשר זכוכית מחוסמת נשברת, השבר גורם לשחרור המאמצים שנוצרו בתוך הזכוכית והיא מתנפצת לאלפי חלקים זעירים. ככל שהמאמצים הפנימיים בזכוכית גדולים יותר, כך היא קשה יותר, וכך גודל החלקיקים קטן יותר כאשר היא נשברת. זאת בניגוד לזכוכית לא-מחוסמת שיכולה להישבר גם למספר קטן של שברים גדולים^[17].