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Alt 22.03.2010, 14:33   #1   Druckbare Version zeigen
illuminatus235  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 133
Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Hallo,
kann man durch Zugabe geringer Mengen bestimmter Stoffe (sagen wir mal 1% Stoffmenge) in die Glasschmelze Eigenschaften des Glases ändern?

Ich meine, das ganze ist ja eine amorphe Masse, das heißt die Bindungen passen nicht vernünftig zusammen. Nur ein wenig einer (strukturell) passenden Chemikalie könnte eine andere Anordnung der Atome/Moleküle im Glas bewirken und so z.B. die Transparenz, Viskosität oder das Bruchverhalten stärker beeinflussen, als man sich aufgrund der geringen Stoffmenge zunächst denkt.

Gibt es derartige Zusätze in der Glasherstellung und wenn nicht, wäre so ein Effekt theoretisch denkbar?

Vielen Dank schonmal!
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Alt 22.03.2010, 14:53   #2   Druckbare Version zeigen
Spektro Männlich
Mitglied
Beiträge: 952
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Es gibt -zig verschiedene Glassorten, die sich je nach Zusätzen in ihren Eigenschaften unterscheiden. Nur ein paar Beispiele:

reines Quarzglas SiO2 ist z.B. hart, Spröde und sehr temperaturbeständig.

"Laborglas" hat ganz andere Zusätze und Eigenschaften, das ist in der Regel Bor-Silikatglas (Duran, etc.).

Optisches Glas ist wieder etwas anderes, da wird oft Na2O teilweise durch K2O ersetzt.

Bau noch ein paar Schwermetalle ein, dann wird es bunt (z.B. Kobaltglas).

siehe auch:
http://www.kremer-pigmente.com/glas.htm
Spektro ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 22.03.2010, 18:41   #3   Druckbare Version zeigen
Kalomel Männlich
Mitglied
Beiträge: 948
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Ja. Stell dir einfach vor, es sei ein Metall; da werden auch verschiedene Elemente in unterschiedlichen Mengen zulegiert um die Eigenschaften zu beeinflussen.
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Wissen ist gefährlich, Unwissen die Gefahr!

"Ich bin so glücklich, mein Bester, so ganz in dem Gefühle von ruhigem Dasein versunken, dass meine Kunst darunter leidet. Ich könnte jetzt nicht zeichnen, nicht einen Strich und bin nie ein größerer Maler gewesen als in diesen Augenblicken."
(J.W.Goethe: Die Leiden des jungen Werther)
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Alt 22.03.2010, 19:38   #4   Druckbare Version zeigen
illuminatus235  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 133
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Danke für die Antworten, aber ich fürchte sie gehen etwas an meiner Fragestellung vorbei. Natürlich weiß ich, dass es verschiedene Glassorten gibt und das man für verschiedene Zwecke verschiedene Mischungen verwendet.

Meine Frage ist eher theoretisch und bezieht sich auf alle Arten von Glas (also Hauptsache amorph), z.B. auch aus organischen Materialien.

Das mit der Legierung ist ein gutes Gegenbeispiel. Da werden z.B. 2 Metalle gemischt, um die gewünschten Eigenschaften zu bekommen.
Meine Frage ist aber, ob bereits die Zugabe einer sehr geringen Menge (so 1%) Eigenschaften eines Glases verändern kann. Bei Legierungen ist das meines Wissens nicht so.

Der Witz ist ja, dass das ganze auskristallisieren würde, wenn es nicht so schnell erstarrt wäre. Das bedeutet, dass die Ionen oder Moleküle (mit H-Brücken z.B.) nicht so angeordnet sind, wie sie es gerne wären. Es sind alle möglichen Kräfte im Spiel.
Deswegen könnte auch sehr wenig vom richtigen Stoff etwas bewirken. Nicht indem er selbst Eigenschaften beisteuert, sondern in dem er die innere Struktur des Hauptmaterials verändert.

Verständlich, was ich meine?
illuminatus235 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.03.2010, 20:12   #5   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Zitat:
Zitat von illuminatus235 Beitrag anzeigen
Meine Frage ist aber, ob bereits die Zugabe einer sehr geringen Menge (so 1%) Eigenschaften eines Glases verändern kann. Bei Legierungen ist das meines Wissens nicht so.
Im Gegenteil, da wird oft mit Zusätzen im Zehntelprozentbereich gearbeitet, siehe etwa http://de.wikipedia.org/wiki/Titanzink

Gruß,
Franz
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Alt 23.03.2010, 00:34   #6   Druckbare Version zeigen
illuminatus235  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 133
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Ok, cool. Danke!

Das ist ja das beste Beispiel für eine starke Veränderung bei geringer beigemischter Stoffmenge.

Heißt das, ich kann die Frage als mit "ja" beantwortet ansehen?
illuminatus235 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.03.2010, 08:41   #7   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Zustimmung.
Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Glas.

Gruß,
Franz
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Alt 23.03.2010, 18:39   #8   Druckbare Version zeigen
Kalomel Männlich
Mitglied
Beiträge: 948
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Zitat:
Meine Frage ist eher theoretisch und bezieht sich auf alle Arten von Glas (also Hauptsache amorph), z.B. auch aus organischen Materialien.
Man kann auch Metalle glasartig erstarren lassen...
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Alt 24.03.2010, 13:37   #9   Druckbare Version zeigen
illuminatus235  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 133
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Danke!

Den Wikipedia-Artikel habe ich mir natürlich schon angeschaut, aber dort steht (oder ich hab's übersehen) nirgendwo eine konkrete Aussage zu den Mengenverhältnissen, also ab welcher Menge der Netzwerkwandler die Eigenschaften des Ausgangsproduktes nennenswert beeinflussen kann.

Ich gehe mal davon aus, dass man in diesem Fall auch von Netzwerkbildner und Netzwerkwandler sprechen kann.^^
illuminatus235 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.03.2010, 20:13   #10   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.849
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Von Netzwerkbildnern würde ich hier nicht unbedingt sprechen,das paßt eher in den Bereich der Polymerwissenschaften.Bei Gläsern/Legierungen werden unterschiedliche Eigenschaften durch Beimengung von Zusatzstoffen verändert.
Bei Gläsern z.B. der Brechungsindex,Absorptionsvermögen(-bereich),bei Legierungen
Schmelzpunkt,Duktilität,Leitfähigkeit... .
Der Anteil solcher Zusatzstoffe kann von Promille bis zu mehreren Prozent gehen.
(vgl.Bleiglas).Ohne Angabe von Quellen fällt mir noch das Beispiel Beryllium ein,
das in fast allen Lehrbüchern als hartes Metall beschrieben wird.Ultrareines Beryllium ist jedoch weich und recht duktil.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.03.2010, 09:22   #11   Druckbare Version zeigen
Kalomel Männlich
Mitglied
Beiträge: 948
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Zitat:
Ich gehe mal davon aus, dass man in diesem Fall auch von Netzwerkbildner und Netzwerkwandler sprechen kann.^^
Liest du heimlich den Scholze nebenher?

Die Menge, ab der sich die Eigenschaften (signifikant) ändern, hängt ab von dem Element, das du dafür einsetzen möchtest. Und natürlich die Art der Eigenschaft und der jeweiligen gewünschten Ausprägung.

Vielleicht erzählst du mal konkret, wo genau das Problem liegt, dann bleiben die Antworten nicht immer so allgemein .

EDIT:

Genaue Angaben wirst du vmtl. nicht finden, denn das gehört immer zum Betriebsgeheimnis. Das höchste der Gefühle sind grobe Angaben der SiO2- oder B2O3-Menge, die irgendwie auf-/abgerundet sind. Diese Mengen stimmen bei den meisten Herstellern sowieso grob überein. In den Rundungsfehlern findest du dann geringe Mengen an Li oder Fe oder anderen Elementen, die natürlich nicht angegeben sind (sonst hätte man ja mehr als 100%).
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Geändert von Kalomel (25.03.2010 um 09:29 Uhr)
Kalomel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.03.2010, 11:29   #12   Druckbare Version zeigen
illuminatus235  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 133
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Also die Begriffe "Netzwerkbildner" und "Netzwerkwandler" habe ich von der "Glas"-Seite von Wikipedia. Da FK ja den Link gepostet hat, dachte ich, ich greife die dortigen Begriffe mal auf. Ist deren Verwendung in diesem Zusammenhang nun fachlich korrekt oder nicht?

Neben dem grundsätzlichen Interesse bezieht sich meine Frage vor allem auf ein Glas aus Saccharose. Der Saccharose (sagen wir 100g) wird beim Erhitzen in wässriger Lösung (Wasser verdampft währenddessen größtenteils wieder) etwas Weinstein (sagen wir 1g) beigemischt.
Das resultierende Glas ist weniger hygroskopisch und wesentlich härter (höhere Viskosität) als ohne Zugabe von Weinstein. Und das obwohl es ja zu saurer Hydrolyse kommt und die freie Fructose das Ganze eigentlich hygroskopischer machen müsste. Außerdem verbleibt dadurch ein höherer Wasseranteil im Gemisch (bei gleicher Temperatur), was zusammen mit der geringeren Molekülgröße (Einfachzucker statt Zweifachzucker, je nachdem wie viel Spaltung stattgefunden hat) das resultierende Glas weicher und weniger viskos machen müsste.

Da mir noch niemand beantworten konnte, warum das so ist, nähere ich mich dem Problem nun von mehreren Seiten. Eine Theorie ist eben, dass Weinstein oder ein Reaktionsprodukt mit Weinstein als Netzwerkwandler wirkt, also vom Molekül her super in die amorphe Netzstruktur der Saccharose passt.
illuminatus235 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.03.2010, 19:17   #13   Druckbare Version zeigen
Kalomel Männlich
Mitglied
Beiträge: 948
AW: Eigenschaften eines Glases durch Zusätze ändern (geringe Stoffmengen)

Zitat:
Also die Begriffe "Netzwerkbildner" und "Netzwerkwandler" habe ich von der "Glas"-Seite von Wikipedia. Da FK ja den Link gepostet hat, dachte ich, ich greife die dortigen Begriffe mal auf. Ist deren Verwendung in diesem Zusammenhang nun fachlich korrekt oder nicht?
Der Scholze erläutert im ersten Kapitel die Struktur des Glases und verschiedene Ansätze der Erklärung. In diesem Zusammenhang verwendet er die Ausdrücke Netzwerkwandler und -bildner (engl.: networkformer, networkmodifier). Diese Begriffe haben sich bis heute gehalten. Das Problem dabei ist, dass diese Ausdrücke den Eindruck erwecken können, dass im Glas eine Fernordnung - also eine gewisse Regelmäßigkeit - vorliegt, was ja nicht der Fall ist.
Meiner Meinung nach sind sie fachlich korrekt. "Bessere" sind mir auch so nicht bekannt.

Zitat:
Eine Theorie ist eben, dass Weinstein oder ein Reaktionsprodukt mit Weinstein als Netzwerkwandler wirkt, also vom Molekül her super in die amorphe Netzstruktur der Saccharose passt.
Bor passt ebenfalls hervorragend in die Silikatstruktur und macht so Borosilikatgläser möglich. Bor ist ein Netzwerkbildner.
Welche Funktion der Weinstein ausübt, kann ich dir nicht sagen.
Grundsätzlich würde ich aber darauf tippen, dass du auf dem richtigen Weg bist.
Auch wenn sich mir derzeit die Ähnlichkeit zwischen Saccharose und Weinstein nicht erschließt .
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