Sekarang Anda melihatnya, sekarang tidak. Kaca adalah sedikit teka-teki. Cukup sulit untuk melindungi kita, tapi itu hancur dengan sangat mudah. Itu terbuat dari pasir buram, namun benar-benar transparan. Dan, mungkin yang paling mengejutkan dari semuanya, itu berperilaku seperti bahan padat… tapi juga semacam cairan aneh yang menyamar! Anda dapat menemukan kaca di mana pun Anda melihat: sebagian besar ruangan di rumah Anda akan memiliki jendela kaca dan, jika bukan itu, mungkin cermin kaca… atau bola lampu kaca. Kaca adalah salah satu bahan buatan manusia tertua dan paling serbaguna di dunia. Mari kita cari tahu lebih banyak tentangnya.
Percaya atau tidak, kaca terbuat dari pasir cair. Anda dapat membuat kaca dengan memanaskan pasir biasa (yang sebagian besar terbuat dari silikon dioksida) hingga meleleh dan berubah menjadi cairan. Anda tidak akan menemukan itu terjadi di pantai lokal Anda: pasir meleleh pada suhu yang sangat tinggi yaitu 1700 °C (3090 °F).
Ketika pasir cair mendingin, pasir itu tidak berubah kembali menjadi pasir kuning seperti yang Anda mulai: ia mengalami transformasi lengkap dan memperoleh struktur dalam yang sama sekali berbeda. Tapi tidak peduli seberapa banyak Anda mendinginkan pasir, pasir itu tidak pernah benar-benar menjadi padat. Sebaliknya, itu menjadi semacam cairan beku atau bahan yang oleh para ilmuwan disebut sebagai padatan amorf. Ini seperti persilangan antara padat dan cair dengan beberapa urutan kristal padat dan beberapa keacakan molekul cairan.
Kaca adalah bahan yang sangat populer di rumah kita karena memiliki semua jenis sifat yang sangat berguna. Selain transparan, pembuatannya tidak mahal, mudah dibentuk saat meleleh, cukup tahan terhadap panas saat disetel, inert secara kimia (sehingga stoples kaca tidak bereaksi dengan benda-benda yang Anda masukkan ke dalamnya), dan dapat didaur ulang berapa kali.
Bagaimana kaca dibuat?
Ketika para ilmuwan AS menguji sebuah prototipe bom atom di gurun New Mexico pada tahun 1945, ledakan itu mengubah pasir di area yang terkena dampak menjadi kaca. Untungnya, ada cara yang lebih mudah dan tidak terlalu ekstrem untuk membuat kaca—tetapi semuanya membutuhkan panas yang sangat besar.
Di pabrik kaca komersial, pasir dicampur dengan limbah kaca (dari koleksi daur ulang), soda abu (natrium karbonat), dan batu kapur (kalsium karbonat) dan dipanaskan dalam tungku. Soda mengurangi titik leleh pasir, yang membantu menghemat energi selama pembuatan, tetapi memiliki kelemahan yang tidak menguntungkan: ia menghasilkan semacam kaca yang akan larut dalam air! Batu kapur ditambahkan untuk menghentikan hal itu terjadi. Produk akhir disebut gelas soda-kapur-silika. Ini adalah kaca biasa yang bisa kita lihat di sekitar kita.
Setelah pasir dilelehkan, pasir tersebut dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat botol, gelas, dan wadah lainnya, atau “diapungkan” (dituangkan di atas tong besar logam timah cair) untuk membuat lembaran kaca yang rata sempurna untuk jendela. Wadah kaca yang tidak biasa terkadang masih dibuat dengan cara “meniup”. Sebuah “gob” (gumpalan) dari kaca cair melilit pipa terbuka, yang perlahan-lahan diputar. Udara dihembuskan melalui ujung pipa yang terbuka, menyebabkan kaca meledak seperti balon. Dengan tiupan dan putaran yang terampil, semua jenis bentuk yang menakjubkan dapat dibuat.
Pembuat kaca menggunakan proses yang sedikit berbeda tergantung pada jenis kaca yang ingin mereka buat. Biasanya, bahan kimia lain ditambahkan untuk mengubah tampilan atau sifat kaca jadi. Misalnya, bahan kimia berbasis besi dan kromium ditambahkan ke pasir cair untuk membuat kaca berwarna hijau. Kaca borosilikat tahan oven (dijual secara luas dengan merek dagang PYREX®) dibuat dengan menambahkan boron oksida ke dalam campuran cair. Kunjungi juga situs rekomendasi website kami di UserSLOT. Menambahkan timbal oksida membuat kaca kristal halus yang dapat dipotong lebih mudah; kristal timah potong yang sangat berharga berkilau dengan warna karena membiaskan (membengkokkan) cahaya yang melewatinya. Beberapa jenis kaca khusus dibuat dengan proses manufaktur yang berbeda. Kaca antipeluru terbuat dari sandwich atau laminasi dari beberapa lapisan kaca dan plastik yang diikat menjadi satu. Kaca yang dikeraskan yang digunakan di kaca depan mobil dibuat dengan mendinginkan kaca cair dengan sangat cepat untuk membuatnya lebih keras. Kaca patri (berwarna) dibuat dengan menambahkan senyawa logam ke kaca saat dicairkan; logam yang berbeda memberikan segmen kaca yang berbeda warna yang berbeda.
Apakah gelas itu padat… atau cair?
Ini pertanyaan yang sangat menarik.
Jawabannya adalah keduanya—dan tidak keduanya! Ada banyak perbedaan pendapat tentang bagaimana merujuk pada bahan seperti kaca yang tampaknya sedikit seperti cairan dalam beberapa hal dan sedikit seperti padatan dalam hal lain.
Di sekolah dan di buku, kita cenderung belajar bahwa semua benda padat memiliki struktur atom yang tetap.
Faktanya, ada berbagai jenis padatan yang memiliki struktur yang sangat berbeda dan tidak semua yang kita gambarkan sebagai “padat” berperilaku dengan cara yang persis sama. Pikirkan sebongkah besi dan segumpal karet. Cukup jelas keduanya padatan, namun karet sangat berbeda dari besi. Di dalam, karet dan besi memiliki atom (dalam kasus besi) dan molekul (dalam kasus karet) diatur dengan cara yang sama sekali berbeda. Besi memiliki struktur teratur atau kristal (seperti kerangka panjat dengan atom di sudut-sudutnya), sedangkan karet adalah polimer (terbuat dari rantai panjang molekul yang terhubung secara longgar). Atau pikirkan air. Seperti yang mungkin telah Anda temukan, air adalah padatan yang hampir unik karena mulai mengembang saat membeku. Singkatnya, tidak semuanya cocok dengan ide kita tentang padat, cair, dan gas dan tidak semua padatan, cairan, dan gas berperilaku baik, rapi, dan mudah dijelaskan. Pengecualian adalah hal-hal yang membuat sains benar-benar menarik!
Padatan amorf
Mari kembali ke kaca. Mengintip melalui mikroskop di dalam beberapa gelas dan Anda akan menemukan molekul dari mana ia dibuat diatur dalam pola yang tidak beraturan. Itu sebabnya kaca kadang-kadang disebut sebagai padatan amorf (padatan tanpa struktur kristal biasa seperti yang dimiliki logam). Anda mungkin juga melihat kaca yang digambarkan sebagai “cairan superdingin beku”. Ini adalah cara lain untuk mengatakan “gelas adalah cairan yang tidak pernah mengeras”, yang merupakan pernyataan membingungkan yang kadang-kadang Anda temukan di buku-buku sains. Kita dapat mengatakan bahwa kaca itu sedikit seperti cairan dan sedikit seperti padat. Ini memiliki struktur internal yang berada di suatu tempat antara struktur cairan dan padatan, dengan beberapa urutan padatan dan beberapa keacakan cairan.
Kaca sama sekali bukan satu-satunya padatan amorf. Dimungkinkan untuk membuat jenis air yang disebut es amorf yang dapat digambarkan sebagai di antara padat (air) dan cair (es). Anda melakukan ini dengan mendinginkan air dengan sangat cepat. Es terbentuk begitu cepat sehingga tidak punya waktu untuk membangun struktur kristalnya yang normal. Jadi apa yang Anda dapatkan terlihat seperti es tetapi dalam beberapa hal berperilaku seperti air cair. Zat lain dapat dibuat menjadi padatan amorf juga. Sel surya sering dibuat dari sesuatu yang disebut silikon amorf.
Untuk apa kita menggunakan kaca?
Kaca memulai hari Anda dengan kilauan: pandangan sekilas ke jam tangan Anda, pandangan melalui glasir ke matahari atau hujan, kerutan di cermin, lagu dari pancuran, saat Anda mencuci dengan air yang mengalir hangat dari panel surya di atap. Gelas-gelas memenuhi meja sarapan, yang mungkin terbuat dari kaca asap, dan ada botol dan stoples berbagai bentuk dan warna. Membuat sarapan di dapur Anda, Anda mungkin menggunakan kompor kaca-keramik atau microwave dengan jendela berlapis logam untuk menahan ombak di dalam. Mungkin Anda sedang menonton croissant hangat melalui pintu oven Pyrex? (Dan apakah itu teko kaca?)
Saat Anda memeriksa email saat sarapan (kebiasaan buruk), data Internet kecepatan cahaya masuk ke rumah Anda melalui serat optik, sama seperti sinar matahari mengalir melalui jendela pemantul panas yang membuat Anda tetap sejuk. Anda membaca kata-kata melalui panel LCD kaca laptop Anda atau gorilla glass yang kokoh dari ponsel cerdas Anda, keduanya diisi oleh energi matahari dari panel fotovoltaik di atap. Kepala yang berbicara menggumamkan Anda melalui layar TV di sudut.
Kemudian Anda berangkat kerja atau sekolah, di dalam mobil yang dibungkus kaca, bus, kereta api (mungkin bahkan helikopter), membungkuk di bawah lampu hemat energi yang dilapisi kaca agar awet. Jika Anda mengemudi, jalan raya yang Anda lewati bisa terbuat dari agregat dan aspal termasuk kaca daur ulang; bahkan garis-garis putih di tengah menggunakan manik-manik kaca kecil untuk membuatnya bersinar di lampu depan Anda. Mungkin Anda mampir ke bank atau kantor pos di jalan, tersenyum pada kasir di balik jendela antipelurunya, saat Anda membuat salinan cepat SIM Anda (yang Anda tinggalkan sembarangan di pelat kaca mesin fotokopi).
Jika itu adalah bangunan modern, kantor atau sekolah Anda mungkin berupa katedral kaca mini; kami menganggap kaca rapuh dan rapuh, tetapi menguatkannya dengan cara yang benar dan Anda dapat membuat dinding, lantai, atap, dan tangga darinya; toko-toko menunjukkan barang dagangan mereka melalui panel-panel besar yang dilaminasi, dipoles dengan sempurna.
Dan itu hanya sebagian kecil dari hal-hal yang dilakukan kaca untuk kita. Ada lebih banyak tempat yang akan Anda temukan untuk menyembunyikannya, mulai dari bohlam di termometer dan tambalan cermet di gigi hingga lambung kapal dari fiberglass, “amplas” yang kami gunakan untuk dekorasi (yang sering kali berupa kertas kaca), dan bahkan pengukur regangan yang memperingatkan kita saat bangunan retak. Jelas, bersih, menarik, tidak reaktif, murah, kuat, dan efektif. Apa lagi yang Anda inginkan? Kaca adalah salah satu bahan ajaib yang kita anggap remeh; di mana-mana dan di mana pun—”transparan tak terlihat”, jadi kami bahkan tidak menyadarinya ada di sana!
