Окраска стекла и цветовая маркировка

Окраску стекла и цветовую маркировку можно получить несколькими способами.

добавлением красящих ионов , ^[1]^[2]
путем осаждения коллоидов нанометрового размера (так называемых поразительных стекол). ^[1] например «золотой рубин» ^[3] или красный «селеновый рубин»), ^[2]
Древнеримское эмалированное стекло , I век, Беграмский клад.
по цветным включениям (как в молочном стекле и дымчатом стекле )
за счет света рассеяния (как в фазоразделенном стекле ) ^[2]
дихроичными дихроичное покрытиями (см. стекло ), или
с помощью цветных покрытий

Красящие ионы

Обычное натриево-известковое стекло кажется бесцветным невооруженному глазу, когда оно тонкое, хотя примеси оксидов железа создают зеленый оттенок, который можно увидеть на толстых кусках или с помощью научных инструментов. Другие металлы и оксиды металлов могут быть добавлены в стекло во время его производства, чтобы изменить его цвет и повысить его эстетическую привлекательность. Примеры таких добавок перечислены ниже:

Оксид железа(II) может быть добавлен в стекло, в результате чего получается голубовато-зеленое стекло, которое часто используется в пивных бутылках. Вместе с хромом он дает более насыщенный зеленый цвет, используемый для винных бутылок .
Сера вместе с углеродом и солями железа используется для образования полисульфидов железа и получения янтарного стекла от желтоватого до почти черного цвета. В боросиликатных стеклах, богатых бором, сера придает синий цвет. С кальцием он дает темно-желтый цвет. ^[4]
Марганец можно добавлять в небольших количествах, чтобы убрать зеленый оттенок, придаваемый железом, или в более высоких концентрациях, чтобы придать стеклу аметистовый цвет. Марганец — одна из старейших добавок к стеклу, а пурпурное марганцевое стекло использовалось с ранней истории Египта.
Диоксид марганца используется черного цвета для удаления зеленого цвета со стекла; в очень медленном процессе он превращается в перманганат натрия , темно- фиолетовое соединение. В Новой Англии в некоторых домах, построенных более 300 лет назад, оконные стекла слегка окрашены в фиолетовый цвет из-за этого химического изменения; и такие стекла ценятся как антиквариат. Этот процесс часто путают с образованием «пустынного аметистового стекла», при котором стекло, подвергающееся воздействию солнечного света пустыни с высоким содержанием ультрафиолетового компонента, приобретает нежный фиолетовый оттенок. Детали процесса и состав стекла различаются, как и результаты, поскольку получить или произвести должным образом контролируемые образцы непросто. ^[5]
Небольшие концентрации кобальта (от 0,025 до 0,1%) дают синее стекло. Наилучшие результаты достигаются при использовании стекла, содержащего поташ . Для обесцвечивания можно использовать очень небольшие количества.
От 2 до 3% оксида меди придает бирюзовый цвет.
Никель , в зависимости от концентрации, дает синее, фиолетовое или даже черное стекло. Свинцовый хрусталь с добавлением никеля приобретает пурпурный цвет. Никель вместе с небольшим количеством кобальта использовался для обесцвечивания свинцового стекла .
Хром — очень мощный краситель, придающий темно-зеленый цвет. ^[6] или в более высоких концентрациях даже черного цвета. Вместе с оксидом олова и мышьяком он дает изумрудно-зеленое стекло. Хромовый авантюрин , в котором авантюренция достигается за счет роста больших параллельных пластин оксида хрома (III) при охлаждении, изготавливается из стекла с добавлением оксида хрома в количестве, превышающем его предел растворимости в стекле.
Кадмий вместе с серой образует сульфид кадмия , что приводит к темно-желтому цвету, который часто используется в глазури. Однако кадмий токсичен. Вместе с селеном и серой он дает оттенки ярко-красного и оранжевого. ^[7]
При добавлении титана получается желтовато - коричневое стекло. Титан, редко используемый сам по себе, чаще используется для усиления и осветления других красящих добавок.
уран Можно добавить (от 0,1 до 2%), чтобы придать стеклу флуоресцентный желтый или зеленый цвет. ^[8] Урановое стекло, как правило, недостаточно радиоактивно , чтобы быть опасным, но если его измельчить в порошок, например, полируя наждачной бумагой, и вдохнуть, оно может оказаться канцерогенным . При использовании свинцового стекла с очень высоким содержанием свинца получается темно-красный цвет.
Дидимий дает зеленый цвет (используется в УФ-фильтрах) или сиренево-красный цвет. ^[7]

Эффектные очки

Фотохромные линзы для очков . Окраску вызывают наночастицы серебра .

Селен , как и марганец, можно использовать в небольших концентрациях для обесцвечивания стекла или в более высоких концентрациях для придания красноватого цвета, вызванного наночастицами селена , диспергированными в стекле. Это очень важный агент для изготовления розового и красного стекла. При использовании вместе с сульфидом кадмия ^[9] он дает блестящий красный цвет, известный как «селен-рубин».
Из чистой металлической меди получается темно-красное непрозрачное стекло, которое иногда используется вместо золота при производстве стекла рубинового цвета.
Металлическое золото в очень малых концентрациях (около 0,001%, или 10 частей на миллион) дает стекло насыщенного рубинового цвета («Рубиновое золото» или «Рубино Оро»), тогда как более низкие концентрации дают менее интенсивный красный цвет, часто продаваемый как « клюквенный ». ". Цвет обусловлен размером и дисперсией частиц золота. Рубиново-золотое стекло обычно изготавливается из свинцового стекла с добавлением олова .
Соединения серебра , такие как нитрат серебра и галогениды серебра, могут давать различные цвета: от оранжево -красного до желтого. То, как стекло нагревается и охлаждается, может существенно повлиять на цвета, создаваемые этими соединениями. Также фотохромные линзы и светочувствительное стекло . на основе серебра изготавливаются
Пурпур Кассия — фиолетовый пигмент, образующийся в результате реакции солей золота с хлоридом олова (II).

Краска добавлена в стекло

Основными методами этого являются эмалированное стекло , по сути, техника рисования узоров или изображений, используемая как для стеклянных сосудов, так и для витражей, а также краска для стекла, обычно черная, и серебряная морилка , придающая желтый цвет оранжевому на витраже. Все они обжигаются в печи или печи для фиксации и могут быть чрезвычайно прочными при правильном применении. Это не относится к «холодно окрашенному» стеклу с использованием масляной краски или других смесей, которые редко служат более нескольких столетий.

Цветные включения

Оксид олова с оксидами сурьмы и мышьяка дают непрозрачное белое стекло ( молочное стекло ), впервые использованное в Венеции для изготовления имитации фарфора , очень часто затем окрашиваемого эмалями . Точно так же некоторые дымчатые стекла могут иметь в основе темные включения, но при ионной окраске можно получить и темные цвета (см. выше).

Цвет, вызванный рассеянием

Градиент размера пор пористого стекла (крупные поры справа); окраска на основе эффекта Тиндаля .

Стекло, содержащее две и более фаз с разными показателями преломления, проявляет окраску, основанную на эффекте Тиндаля и объясняемую теорией Ми , если размеры фаз одинаковы или превышают длину волны видимого света . Рассеянный свет имеет синий и фиолетовый цвета, как видно на изображении, а проходящий свет — желтый и красный.

Дихроичное стекло

Дихроичное стекло имеет одно или несколько покрытий нанометрового диапазона (например, металлы, оксиды металлов или нитриды), которые придают стеклу дихроичные оптические свойства. Кроме того, синий цвет лобовых стекол некоторых автомобилей вызван дихроизмом.

См. также

Теория кристаллического поля - раскраска физического объяснения
Цвет средневекового витража
Водородное затемнение
Поглощение гидроксильных ионов
Прозрачные материалы

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Бернард Х.В.С. Де Йонг, Рууд Г.К. Биркенс, Питер А. ван Нейнаттен: «Стекло», в: «Энциклопедия промышленной химии Ульмана»; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2002 г., два : 10.1002/14356007.a12_365
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Вернер Фогель: «Химия стекла»; Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K; 2-е исправленное издание (ноябрь 1994 г.), ISBN 3-540-57572-3
^ Формирование наночастиц золота в золотом рубиновом стекле: влияние олова
^ Вещества, используемые при изготовлении цветного стекла. Архивировано 2 апреля 2010 г. на Wayback Machine 1st-glass.1st-things.com (Дэвид М. Исситт). Проверено 9 апреля 2014 г.
^ Нассау, Курт (2001). Физика и химия цвета: пятнадцать причин цвета . Уайли. ISBN 978-0-471-39106-7 . Проверено 4 апреля 2013 г.
^ Информационный бюллетень по химическим веществам - Хром. Архивировано 15 августа 2017 г. на сайте Wayback Machine www.speclab.com. Проверено 3 августа 2006 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Р. Барбур. «Стеклодувное дело для лаборантов» (PDF) . Wiredfreak.com. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2012 года . Проверено 9 апреля 2014 г.
^ Урановое стекло www.glassassociation.org.uk (Барри Скелчер). Проверено 3 августа 2006 г.
^ «Селен» . Иллюстрированный словарь по стеклу . www.glassonline.com. Архивировано из оригинала 1 октября 2011 года . Проверено 9 апреля 2014 г.
^ «Почему небо голубое, а закаты красные?: Синий и красный» . Причины цвета . Институт динамического развития образования . Проверено 23 апреля 2014 г.

[ullmann-1] Перейти обратно: ^а ^б Бернард Х.В.С. Де Йонг, Рууд Г.К. Биркенс, Питер А. ван Нейнаттен: «Стекло», в: «Энциклопедия промышленной химии Ульмана»; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2002 г., два : 10.1002/14356007.a12_365

[vogel-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Вернер Фогель: «Химия стекла»; Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K; 2-е исправленное издание (ноябрь 1994 г.), ISBN 3-540-57572-3

[3] Формирование наночастиц золота в золотом рубиновом стекле: влияние олова

[4] Вещества, используемые при изготовлении цветного стекла. Архивировано 2 апреля 2010 г. на Wayback Machine 1st-glass.1st-things.com (Дэвид М. Исситт). Проверено 9 апреля 2014 г.

[Nassau2001-5] Нассау, Курт (2001). Физика и химия цвета: пятнадцать причин цвета . Уайли. ISBN 978-0-471-39106-7 . Проверено 4 апреля 2013 г.

[6] Информационный бюллетень по химическим веществам - Хром. Архивировано 15 августа 2017 г. на сайте Wayback Machine www.speclab.com. Проверено 3 августа 2006 г.

[glassblow-7] Перейти обратно: ^а ^б Р. Барбур. «Стеклодувное дело для лаборантов» (PDF) . Wiredfreak.com. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2012 года . Проверено 9 апреля 2014 г.

[8] Урановое стекло www.glassassociation.org.uk (Барри Скелчер). Проверено 3 августа 2006 г.

[9] «Селен» . Иллюстрированный словарь по стеклу . www.glassonline.com. Архивировано из оригинала 1 октября 2011 года . Проверено 9 апреля 2014 г.

[10] «Почему небо голубое, а закаты красные?: Синий и красный» . Причины цвета . Институт динамического развития образования . Проверено 23 апреля 2014 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]