Vì sao từ đá lại chế tạo được thủy tinh?

Vào thời xa xưa, ở Ai Cập có một đoàn lữ hành đã dừng lại nghỉ đêm ở một hẻm núi gần biển. Họ đốt lửa, nấu ăn, nhảy múa. Mấy ngày sau họ chuẩn bị rời đi nơi khác, và phát hiện trong đám tro có một vảy màu trắng sáng lấp lánh. Họ lấy làm lạ vì cái "vảy trắng" đã tìm thấy.

Đó là một câu "đố" một câu đố mà phải qua hơn ngàn năm loài người mới tìm thấy lời giải. Sự thực đó chính là các mẫu thuỷ tinh mà loài người chế tạo được sớm nhất.

Vì sao đoàn lữ hành cổ Ai Cập nọ qua mấy buổi đốt lửa nấu cơm, sưởi ấm đã chế tạo được "thuỷ tinh"? Nguyên do là ở đây có nhiều loại cát do đá núi bị phong hoá và cát bãi biển. Bản thân cát dù có mịn nhưng nếu chỉ bị đốt nóng thì cũng không nóng chảy được. Thế nhưng khi củi cháy sẽ tạo nên tro than có natri cacbonat có tính kiềm, natri cacbonat lại tác dụng với cát mịn. Do nhiệt độ cao khi đốt củi mà natri cacbonat tác dụng được với cát mịn, cát sẽ nóng chảy và sau khi để nguội sẽ kết tinh tạo nên các hạt thuỷ tinh trong suốt.

Các nhà khảo cổ đã khai quật thấy ở trong các ngôi mộ cổ Ai Cập các đồ trang sức chế tác bằng thuỷ tinh thành các vòng đeo cổ của các cô gái.

Ngày nay nguyên liệu chủ yếu để chế tạo thuỷ tinh là cát thạch anh, đá vôi và tràng thạch (felspat). Trong đó thành phần chính để chế tạo thuỷ tinh là cát thạch anh có thành phần hoá học là silic đioxit.

Thuỷ tinh chế tạo từ cát thạch anh có chất lượng rất tốt, trong suốt, chịu đựng được axit, có tính bền cơ học cao. Khi chế tạo thủy tinh người ta đem cát thạch anh và đá vôi nghiền mịn thành khối đồng đều. Cho vào lò, gia nhiệt để hỗn hợp được nung chảy. Nhưng cát thạch anh có nhiệt độ nóng chảy rất cao đến hơn 2000°C, nên quá trình sản xuất thủy tinh đã gặp không ít khó khăn. Vì vậy trong khi sản xuất thủy tinh người ta phải dùng natri cacbonat làm phối liệu để hỗn hợp dễ dàng chảy lỏng hơn. Việc thêm natri cacbonat không chỉ nhằm giảm thấp nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp mà còn làm giảm bớt độ keo dính của khối chảy, làm cho khối chảy sẽ linh động hơn trong lò nấu thuỷ tinh.

Để thoả mãn các nhu cầu trong cuộc sống, các xưởng sản xuất thủy tinh sản xuất ra nhiều loại chế phẩm thuỷ tinh như kính, thuỷ tinh không vỡ, kính nhiều lớp, kính mờ, kính cong, thủy tinh quang học, các loại bình đựng… Trong những năm gần đây đã xuất hiện nhiều chế phẩm được chế tạo bằng thủy tinh như: sợi thuỷ tinh, thuỷ tinh thép cùng nhiều loại chế phẩm mới khác.