Цвет стекла

Витраж 16-ого столетия

Художественное цветное стекло (Венеция)

Цвет стекла — видимая окраска стекла, вызванная наличием в нём ионов-хромофоров (хром, железо, редкоземельные элементы и др.) или коллоидных частиц («золотой рубин», «селеновый рубин»). Обычное молотое бесцветное силикатное стекло для невооружённого глаза кажется белым. Окрашивающие соединения добавляют в стекломассу при варке, чтобы получить заданный цвет, придающий стеклу нужные технические или эстетические свойства (художественное стекло).

Окраска стекла может быть нежелательным явлением, в этом случае используют более чистое сырьё и при необходимости производят операцию «осветление стекла». Например, примесь соединений двухвалентного железа в песке обуславливают заметный зеленый оттенок дешёвого стекла (например, т. н. тарное стекло), а для получения оконного стекла требуется «осветление».

Влияние оптических эффектов на цвет стекла

Существуют различные оптические эффекты, которые в существенной степени влияют на окраску, цвет и другие оптические впечатления от стекла. К ним относятся иризация, плеохроизм, авантюриновый эффект и др.

Влияние химического состава стекла на его цвет

• Оксиды железа (II) могут быть добавлены в стекло, приводящему к синевато-зеленому стеклу, который часто используется в бутылках пива.
• Вместе с хромом это даёт более богатый зелёный цвет, используемый для винных бутылок.
• Сера и селен, вместе с солями железа и др., используется для формирования полисульфидов железа, цинка, кадмия и получить янтарное стекло, а также цвета от желтоватого к почти черному.
• В боросиликатных стёклах, богатых бором, сера передает синий цвет. С кальцием это приводит к глубокому желтому цвету.

• Марганец — одна из самых старых добавок к стеклу, и фиолетовое стекло с добавками марганца используется начиная с ранней египетской истории. Марганец может быть добавлен в маленьких количествах, чтобы удалить зеленый оттенок от соединений железа, или в более высоких концентрациях, чтобы придать стеклу цвет аметиста.
• Диоксид марганца, который имеет чёрный цвет, используется, чтобы удалить зеленый цвет стекла; в очень медленном процессе он преобразуется в перманганат натрия, тёмному фиолетовому составу. В Новой Англии построенные некоторые здания, больше чем 300 лет назад, окна застеклены стёклами, которые слегка окрашены в фиолетовый цвет благодаря этим химическим добавкам; такие стекла считают антиквариатом.
• Селен, как и марганец, может использоваться в маленьких концентрациях в десятых долях процента объёма стекла, или в более высоких концентрациях, чтобы передать красноватый цвет, вызванный атомами селена, рассеянными в стекле. Это очень важный компонент, который создаёт розово-красный цвет стекла. Когда он используется вместе с сульфидом кадмия, то это приводит к блестящему красному цвету, известному как «Рубин Селена».
• Малые концентрации ионов кобальта (от 0.025 к 0,1 %) приводят к синему стеклу. Лучшие результаты достигают при использовании стекла, содержащего поташ. Очень малые количества могут использоваться для обесцвечивания.
• Оксид олова, часто с добавкой оксидов сурьмы и мышьяка позволяет получить непрозрачное белое, «молочное стекло»; впервые этот способ использовали в Венеции, чтобы получить «искусственный фарфор».
• От 2 до 3 % медной окиси создают бирюзовый цвет.
• Чистая металлическая медь производит очень темно-красное, непрозрачное стекло, которое иногда используется вместо золота в производстве рубиново-цветного стекла.
• Никель, в зависимости от концентрации, производит синий, или фиолетовый, или даже чёрное стекло. Никель вместе с маленьким количеством кобальта используется для обесцвечения основного стекла.
• Хром — очень сильный цветовой агент, уступая только темно-зеленому, а в более высоких концентрациях даёт даже чёрный цвет. Вместе с оловянной окисью и мышьяком это приводит к изумрудному зеленому стеклу.
• Авантюриновые стёкла получают с помощью добавок соединений хрома, меди и др. веществ.
• Кадмий вместе с серой приводит глубоко к жёлтому цвету, часто используемому при застеклении окон. Однако кадмий ядовит.
• Добавление титана производит желтовато-коричневый цвет стекла. *Титан редко используется самостоятельно, чаще используется, чтобы усилить и украсить другие цветопроизводящие добавки.
• Металлическое золото, в очень маленьких концентрациях (приблизительно 0,001 %) производит богатый рубиново-цветное стекло («Рубиновое Золото»), но при более низкой концентрации производят менее интенсивную красноту, часто продаваемую как «клюква». Цвет вызван размером и дисперсией золотых частиц. Рубино-золотой цвет обычно делается из основного стекла, содержащим олово.
• Уран (от 0.1 до 2 %) может быть добавлен, чтобы дать стеклу флуоресцентный жёлтый или зелёный цвет. Стекло с добавками урана обычно мало радиоактивен при пользовании; но если стекло переводится в порошок, при полировке наждачной бумагой, то то при вдыхании — может быть канцерогенным. Когда он используется с ведущим стеклом с очень высокой пропорцией в качестве главного материала, он создаёт глубокий красный цвет.
• Серебряные составы (особенно серебряный нитрат) могут произвести диапазон цветов от оранжево-красного до жёлтого. Быстрое охлаждение стекла может вызвать изменение цветов, которые получают путем добавления этих составов. Вовлеченная химия сложна и не совсем понятна.

См. также

• Стекло