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Transparent & farblos

Warum ist Glas durchsichtig?

Glas ist aus unserer modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Es besteht aus den nicht durchsichtigen Stoffen Sand, Soda und Kalk – aber wieso ist Glas dann eigentlich durchsichtig?

Autoscheiben, Gebäudefenster, Getränkeflaschen oder Teleskope und Ferngläser – alles Produkte, deren Produktion ohne Glas nicht möglich wäre und die aus unserem modernen Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Glas besteht zu einem Großteil aus Quarzsand, Soda und Kalk – alles Materialien, welche nicht durchsichtig sind. Stellt sich also die berechtigte Frage: Warum ist Glas durchsichtig?

Im Vorfeld gehen wir dazu kurz auf das elektromagnetische Spektrum ein. Dieses reicht von der langwelligen Radiostrahlung bis hin zur harten und kurzwelligen Gammastrahlung. Um ein Material sehen zu können, muss es von elektromagnetischer Strahlung, speziell mit den Wellenlängen von 400 bis 800 Nanometern, getroffen werden. Diesen Bereich bezeichnen wir als das für den Menschen sichtbare Licht. Ob wir dann ein Material als transparent oder farbig wahrnehmen, hängt dann davon ab, ob es das Licht absorbiert oder transmittiert (durchlässt) wird. Je mehr Licht ungehindert ein Material durchdringen kann, desto transparenter erscheint es uns.

Warum ist Glas transparent?

Das Geheimnis des transparenten Glases liegt in der Herstellung. Obwohl die Ausgangsprodukte Quarzsand, Soda und Kalk nicht transparent sind, erscheint uns das Endprodukt Glas durchsichtig. Bei der Glasproduktion wird das Gemisch bei 1600 Grad Celsius geschmolzen und beim anschließenden Abkühlprozess werden die Moleküle sozusagen eingefroren. Aus diesem Grund spricht man bei Glas auch von einer unterkühlten Schmelze. Das abgekühlte Glas besitzt keine Kristallgitterstruktur und gleicht von seiner atomaren Struktur eher einer Flüssigkeit als einem Feststoff. Und tatsächlich ist Glas amorph und fließt– wenn auch erheblich langsamer als Wasser. Wasser beispielsweise besitzt eine Viskosität von 1, Schweröl von etwa 30 bis 700 und Glas eine Viskosität von rund 1.000.000.000.000.000.000.000.000 (eine Quadrillion).

Die ungeordneten Moleküle im Glas haben viel Platz zueinander. Aus diesem Grund kann das Licht die winzigen Hohlräume nahezu ungehindert durchdringen. Hinzu kommt, dass im Glas keine freien Elektronen existieren – anders als beispielsweise bei Metall. Fällt das Licht auf Metall, trifft es auf die zahlreichen Elektronen und findet nicht mehr hinaus. Es wird absorbiert bzw. reflektiert. Glas besteht hingegen aus Siliziumdioxid, eine chemische Verbindung ohne freie Elektronen. Aus diesem Grund wird das Licht in Glas nicht absorbiert und es erscheint uns durchsichtig.

Glas ist fast aus jedem Stoff produzierbar

Das Wort Glas stammt ursprünglich von dem germanischen „Das Glänzende“ oder „Das Schimmernde“ ab. Es handelt sich dabei eigentlich um einen Sammelbegriff für eine Gruppe amorpher Feststoffe. So werden auch amorph erstarrte Metalle als Glas bezeichnet. Wie bereits erwähnt, entsteht Glas durch das schnelle Abkühlen aus dem flüssigen oder gasförmigen Zustand und es kann nahezu jeder Stoff in ein (metastabiles) Glas überführt werden.

Die ersten Glasfunde stammen aus Mesopotamien und sind auf etwa 1600 v. Chr. datiert. Seit der ersten künstlichen Glasherstellung hat sich einiges getan. So werden heute weltweit jährlich mehrere Millionen Tonnen Glas produziert. Dabei haben sich die Glasproduktion und die Glasweiterverarbeitung zu einem hochmodernen Industriezweig entwickelt. Je nach wirtschaftlichen Anforderungen kann die Bruchfestigkeit, Transparenz, Isolierfähigkeit oder sonstige Eigenschaften des Glases genau festgelegt werden. Auch bei der industriellen Glasbearbeitung, wie dem Zuschneiden, dem Polieren oder dem Schleifen von Glaskanten oder dem Bohren von Löchern in das empfindliche Material kommen hochmoderne Anlagen zum Einsatz.

Die fertigen Endprodukte sind heute so alltäglich, dass wir sie kaum wahrnehmen – und das liegt nicht an ihrer Transparenz. Ob Cerankochfeld, Brillengläser, Handydisplays, Glühbirne oder Fernsehapparate – das durchsichtige Material umgibt täglich uns überall.

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