Значки, брошки, різні прикраси і багато предметів побуту покривають емаллю - склом, нанесеним на метал. Ось і ми спробуємо приготувати скло. Для цих дослідів необхідна спеціальна піч. Вже з цієї причини виготовленням скла не можна займатися вдома. Але, крім того, потрібні і навички в роботі з гарячими розплавами, так що досліди, безумовно, треба проводити в присутності старших.
На заводах і в хімічних лабораторіях скла отримують з шихти - ретельно перемішаної сухої суміші порошкоподібних солей, оксидів та інших сполук. При нагріванні в печах до дуже високої температури, нерідко вище 1500°С, солі розкладаються до оксидів, які, взаємодіючи між собою, утворюють силікати, бораты, фосфати та інші стійкі при високих температурах з'єднання. Разом вони і складають скло.
Ми будемо готувати так звані легкоплавкі стекла, для яких достатньо лабораторної електричної печі з температурою нагрівання до 1000°С. Ще знадобляться тиглі, тигельні щипці (щоб не обпектися) і невелика рівна плита, сталева або чавунна. Спочатку ми зваримо скло, а потім знайдемо йому застосування.
Перемішайте шпателем на аркуші паперу 10 г тетраборату натрію (бури), 20 г оксиду свинцю і 1,5 г оксиду кобальту, просіяної через сито. Це і є наша шихта. Пересипте її в невеликий тигель і ущільніть шпателем так, щоб вийшов конус з вершиною в центрі тигля. Ущільнена шихта повинна зайняти в тиглі не більш трьох чвертей обсягу, тоді скло не буде проливатися. Щипцями поставте тигель в електропіч (тигельную або муфельну), нагріту до 800-900 °С, і почекайте, поки шихта не сплавиться. Про це судять за виділення бульбашок: як тільки воно припинилося, скло готово. Дістаньте тигель щипцями з печі і відразу ж вилийте розплавлене скло на сталеву чи чавунну плиту з чистою поверхнею. Остигаючи на плиті, скло утворює злиток синьо-фіолетового кольору.
Щоб отримати скла інших кольорів, замініть оксид кобальту ми, офарблюють іншими оксидами. Оксид заліза(III) (1-1,5 г) офарбить скло в коричневий, оксид міді(II) (0,5-1 г)-в зелений, суміш 0,3 г оксиду міді з 1 г оксиду кобальту і 1 г оксиду заліза (III)-у чорний колір. Якщо ж взяти тільки борну кислоту і оксид свинцю, то скло залишиться безбарвним та прозорим. Поекспериментуйте з іншими оксидами, наприклад, хрому, марганцю, нікелю, олова.
Скло подрібніть товкачем у фарфоровій ступці, Щоб не поранитися осколками, обов'язково обмотайте руку рушником, а ступку з товкачиком прикрийте чистою ганчіркою.
Зсипте дрібний скляний порошок на товсте скло, додайте трохи води і розітріть до сметаноподібного стану курантом - скляним або фарфоровим диском з ручкою. Замість куранта можна взяти маленьку плоскодонну ступку або полірований шматок граніту - так робили старі майстри, коли розтирали фарби. Отриману масу називають шликером. Його ми будемо наносити на поверхню алюмінію приблизно так само, як це роблять, роблять прикраси.
Очистіть поверхню алюмінію наждачним папером і обезжирьте кип'ятінням у содовому розчині. На чистій поверхні прочертите скальпелем або голкою контур малюнка. Поверхню за допомогою звичайного пензлика покрийте шликером, просушіть над полум'ям, а потім нагрівайте в тому ж полум'я до тих пір, поки скло не наплавится на метал. У вас вийде емаль. Якщо значок невеликий, його можна покривати шаром скла і нагрівати полум'я цілком. Якщо ж виріб більш велике (скажімо, табличка з написом), то треба розбити його на ділянки і наносити скло на них по черзі. Щоб колір емалі був більш інтенсивним, нанесіть скло повторно. Таким способом можна одержувати не тільки прикраси, але і надійні емалеві покриття для захисту алюмінієвих деталей у різноманітних приладах і моделях. Так як в цьому випадку емаль несе додаткове навантаження, металеву поверхню після знежирення і промивання бажано покрити щільною оксидною плівкою; для цього достатньо потримати деталь 5-10 хв в печі з температурою трохи нижче 600°С.
Зрозуміло, на велику деталь шлікер зручніше наносити не щіткою, а з пульверизатора або просто поливом (але шар повинен бути тонким). Підсушіть деталь в сушильній шафі при 50-60°С, а потім перенесіть в електропіч, нагріту до 700-800°С.
А ще з легкоплавких стекол можна приготувати пофарбовані пластинки для мозаїчних робіт. Шматки битої фарфорового посуду (їх вам завжди дадуть в посудном магазині) облийте тонким шаром шлікера, просушіть при кімнатній температурі або в сушильній шафі і наплавьте скло на пластинки, витримуючи їх в електропечі при температурі не нижче 700°С.
Освоївши роботу зі склом, ви можете допомогти своїм колегам з біологічного гуртка: там нерідко виготовляють опудала тварин, а для опудал потрібні різнокольорові очі...
В сталевій плиті товщиною близько 1,5 см висвердліть кілька заглиблень різних розмірів з конічним або сферичним дном. Тим же способом, що і раніше, сплавьте різнокольорові скла. Гами, мабуть, вистачить, а щоб змінити інтенсивність, трохи збільшити або зменшити вміст фарбувальний добавки.
Невелику краплю яскравого розплавленого скла помістіть в поглиблення сталевої плити, потім налийте скло кольору райдужної оболонки. Крапля увійде в основну масу, але не змішується з нею, - так будуть відтворені і зіницю, і райдужна оболонка. Охолоджуйте вироби повільно, не допускаючи різких перепадів температур. Для цього затверділі, але ще гарячі «очі» дістаньте з форми підігрітим пінцетом, покладіть в пухкий азбест і вже в ньому охолодіть до кімнатної температури.
Звичайно, легкоплавким склі можна знайти і інші застосування. Але чи не краще буде, якщо ви пошукаєте їх самі?
І на завершення дослідів зі склом, користуючись тією ж електропіччю, спробуємо перетворити звичайне скло кольорове. Природне запитання: чи не можна таким способом зробити сонячні окуляри? Можна, але навряд чи це вдасться вам з першого разу, тому що процес примхливий і вимагає деяких навичок. Тому беріться за очки тільки після того, як потренуєтеся на шматочках скла і переконайтеся, що результат відповідає очікуванням.
Основою фарби для скла буде каніфоль. З резинатов, солей кислот, що входять до складу каніфолі, ви раніше готували сикативи для олійних фарб. Знову звернемося до резинатам, тому що вони здатні утворювати на склі тонку рівну плівку і служити носіями барвника,
У розчині їдкого натру концентрацією близько 20% розчиняйте при помішуванні і пам'ятаючи, звісно, про обережність, шматочки каніфолі до тих пір, поки рідина не стане темно-жовтої. Відфільтрувавши, додайте трохи розчину хлориду заліза FeCl3 або іншої солі тривалентного заліза. Майте на увазі, що концентрація розчину повинна бути невеликою, сіль не можна брати в надлишку - осад гідроксиду заліза, який в цьому випадку утворюється, нам завадить. Якщо ж концентрація солі невелика, то утворюється червоний осад резинатами заліза - він там і потрібен.
Відфільтруйте червоний осад і висушіть його па повітрі, а потім розчиніть до насичення в чистому бензині (не автомобільному, а бензині-розчиннику) ще краще було б взяти гексан або петролейний ефір. Пензлем або пульверизатором фарбуйте поверхню скла тонким шаром, дайте підсохнути і покладіть на 5-10 хв у піч, нагріту приблизно до 600°С. Але каніфоль відноситься до органічних речовин, а їм таку температуру не витримати! Правильно, але саме це і потрібно - нехай органічна основа вигорить. Тоді на склі залишиться найтонша плівка оксиду заліза, добре зчеплена з поверхнею. І хоча оксид загалом непрозорий, в такому тонкому шарі він пропускає частину світлових променів, тобто може служити світлофільтром.
Можливо, светозащитный шар здасться вам занадто темним або, навпаки, надмірно світлим. У такому разі поварьируйте умови досвіду - трохи збільшити або зменшити концентрацію розчину каніфолі, змініть час і температуру випалу. Якщо ж вас не влаштовує колір, в який скрашено скло, замініть хлорид заліза хлоридом іншого металу, але неодмінно такого, оксид якого яскраво забарвлене, наприклад, хлоридом міді або кобальту.
А коли технологія ретельно відпрацьована на шматочках скла, можна без особливого ризику здійснити перетворення звичайних очок в сонячні. Не забудьте тільки вийняти скла з оправи - пластмасова оправа не витримає нагрівання в печі точно так само, як канифольная основа...
О. Ольгин. "Досліди без вибухів"
М., "Хімія", 1986
