Üveg készítés kísérlet #2

2021. október 22.

Képek: https://www.flickr.com/photos/csefkotamas/albums/72157720075121822

Bevezető

Két héttel ezelőtt elolvastunk egy beszélgetést Siloval, ahol az üvegműhelyről beszélt. Ebben a muranói üveget említette referenciaként. Claudiótól kaptunk egy receptet, amit Muranóban egy falra felírva találtak. Ezen kívül az interneten is kerestünk üveg recepteket Muránóból.

Előkészületek

Kora délután találkoztunk a Parkban. Először megnéztük a recepteket, amiket kaptunk és találtunk, és megállapodtunk abban, hogy egy jó minőségű "alapüveget" fogunk megpróbálni csinálni, ami csak a három fő összetevőt tartalmazza: kvarcot, nátrium-oxidot és kalcium-oxidot. Ezekben az arányokban egyeztünk meg a Claudiótól kapott recept alapján: 65% SiO, 23% Na2O, 12% CaO.

Mivel a receptek oxidokra vonatkoznak (kálcium-oxid, nátrium-oxid, szilicium-dioxid), a rendelkezésünkre álló alapanyagok szükséges mennyiségéhez (mészkőpor, mosószóda, kvarcliszt) át kellett számolni a moláris tömegek alapján.

A mennyiségek számolásának alapja:
Na: 23g/mol, C: 12g/mol, O: 16g/mol, Ca: 40g/mol, H: 1g/mol

Kvarchomok: ez 100% SiO2.
Mosószóda: nátrium-karbonát (Na2CO3) x 10 molekula kristályvíz, vagyis 2*23 + 12 + 3*16 + (10*18) = 286g Na2CO3x10H2O-ból lesz  -> 2*23 + 16 = 62g Na2O
Na2O / Mosószóda tömegarány= 1:4,6
Mészkőpor: kálcium-karbonát (CaCO3), vagyis 40 + 12 + 3*16 = 100g CaCO3 = 40 + 16 = 56g CaO
CaO / mészkőpor tömegarány: 1:1,78

Tehát ha 1 kg üveget szeretnénk előállítani 65% SiO - 23% Na2O - 12% CaO arányban, ahhoz kell:
650g kvarchomok, 1058g mosószóda, 213g mészkőpor

A kísérlet

A műhelyben elővettük a régi ős-kemencét, kicseréltük benne a tégelyt egy újra. Ezután pontosan kimértük a mennyiségeket, összekevertük őket egy vödörben, és egy részét betettük a tégelybe, majd elindítottuk a kemencét. Nem akartuk egyszerre az összes anyagot beletenni, hogy a gázképződés miatti habzás során ne jöjjön ki a tégelyből az anyag.

9:30-kor indítottuk be a kemencét.
21:30: 980 C fok, a tetején még por van, alatta már kezd összeállni.
21:51: 1030 C fok, észrevettük hogy a közepén van egy "üvegcsepp", egy kemény üveg szerű apró rész.
22:15: 1050 C fok, rárakunk még anyagot, kb 3/4ig van most a tégely. Az új anyag nagyon gyorsan kezd változni (percek alatt).
22:31: 1080 C fok, összeesett, habszerű, összeállt, elválik a tégely falától, puha, ragad. Lehet látni a gázkilövéseket. Minta #2.
22:55: 1100 C fok, összeesett a felére, ráraktunk még anyagot. Minta#3 a habból.
23:18: 1130 C fok. Mivel megint lecsökkent a mennyiség a tégelyben újabb adag port teszünk bele. A teteje habzik, alatta kemény.
0:03: 1175 C fok, beletettük az utolsó adag port. Megváltozott a hab. Már nem tömör fehér, hanem mintha "vizesebb" lenne.
0:31: Buborékok eltűntek, most olyan mintha egy forrásban levő víz lenne.
0:37: Most már a tégely aljáig lemegy ebben a fortyogó anyagban a pálca.
0:50: 1166 C fok. Nagyon összeesett (kb félig van a tégely), nyugalomban van az anyag, nem fortyog, apró buborékok a tetején. A legteteje átlátszó,de alatta fehér. Minta #5
1:20: Ugyanolyan vízszerű. Megkevertük, kásás.
1:51: A teteje átlátszó, de vízszerű, nem lehet cseppenteni se vele.

Felmerült a gyanú, hogy a mosószódában mégsincs kristályvíz, ami teljesen megváltoztatja az arányokat. Egy kísérletet végeztünk: egy kis labortégelybe kimértünk pontosan 5 g mosószódát, és elhelyeztük a kemence bejáratánál, ahol kb 900 fokra melegedett. Fél óra alatt lejátszódott a hőbomlás, gázok távoztak a porból. A reakció után a súlya csak kb 2 grammot csökkent, vagyis a por nem tartalmazhatott kristályvizet.
Ezek után átszámítottuk az arányokat annak megfelelően, hogy az eredeti por keverék nem 230 gramm Na2O-t tartalmazott, hanem 622 grammot. Összekevertünk egy műanyag tálban 1100g kvarcot és 362g mészkőport (ennyivel kellett a másik két anyag mennyiségét megnövelni, hogy az eredetileg tervezett arányok legyenek).

1:12: Belekevertük az új por egy részét. Olyan mint a tészta. Egy nagyon sűrű massza, ami még nem homogén.
2:34: 1335 C fok. Megkevertük, sűrű, nyúlós, nem olvadt meg a kvarc még.
2:51: 1315 C fok. Belekerült még egy adag kvarc.
3:00: Még mindig nincs benne az összes por. A massza homogénebb, de az utolsó adag még porszerű.
3:20: Abbahagyjuk, mert elfáradtunk, és egyébként sem sikerült az eredeti kísérlet a rossz arányok miatt. Minta #7