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유리는 어떻게 생긴 걸까요?

- 유리의 성분은? 유리가 포함하고 있는 성분은 종류에 따라서 다르지만, 석영유리와 같은 특별한 것을 제외한 대부분의 유리 는 유리 조직의 주체가 되는 망목형성(網目形成)의 물질과, 그것과 화학적으로 느슨하게 결합하여 유리에 특 정한 성질, 즉 용해성·착색·투명도·화학내구성·전도성 등을 가지게 하는 보조물질을 포함하고 있다. 전자(前者)는 망목형성산화물이라고 하는 것으로, 보통 무수규산·무수붕산·무수인산 등 산성산화물이 사용 되고, 후자는 망목수식산화물(網目修飾酸化物)이라고 하는 것으로서, 나트륨·칼륨·칼슘·바륨 등 알칼리금속 이나 알칼리토금속의 산화물 및 납·알루미늄 등의 산화물 등이 사용된다. 이것을 미시적(微視的)으로 보면 망목형성산화물의 산소이온과 양이온이 강하게 결합하여 일종의 망목을 형성하고, 그 망목 속의 빈자리에 수식산화물에 의한 금속이온이 망목의 조직을 흐트러뜨리는 상태로 들어박힌 구조를 하고 있다. 이때 망목 속으로 들어박힌 이온(망목수식이온)의 크기는 반지름이 0.5∼2.20Å이다. 이온반지름이 작은 것 이나, 원자가가 높은 원소의 이온은 망목의 빈자리로부터 움직이기 어려운 성질을 가지는데, 이와 같은 망목 수식이온의 각각의 성격이 유리의 거시적인 성질에 적지 않은 영향을 주고 있다. - 유리의 제작방법은? 유리는 녹여서 만들기 때문에 여러가지 형태의 유리제품이 가능합니다. 물론 이때 완전히 녹은상태에서는 형상을 이루는 것이 힘들겠지요. 그 상태에서 여러가지 형상의 유리제품을 만들수 있습니다. 유리를 만들기 위해서는 일단 원료들이 필요합니다. 우리가 사용하는 병유리나 판유리는 거의 다 소다석회 유리로 만들어집니다. 왜 소다석회유리라는 이름은 바로 소다(Na2O)와 석회(CaO)가 들어갔기 때문에 붙여 진 것입니다. 1. 배합 - 그 다음에는 이원료들을 잘 섞어야 합니다. 아주 골고루 조금이라도 잘 섞이지 않은 부분이 있으 면 성질이 일정하지 않은 유리가 만들어지기 때문이지요. 2. 용해 - 그 다음엔 잘 섞은 분말들을 백금도가니(또는 알루미나 도가니)에 넣은다음, 그 도가니를 로 (furnace)에 넣고 1400-1500℃까지 가열시킵니다. 왜 백금도가니를 사용하냐하면 백금도가니가 유리랑 접착 성이 제일 안좋습니다. 접착성이 안좋아야 나중에 유리를 성형틀에 부을때 도가니랑 녹은 유리가 잘 떨어집 니다. 3. 성형 - 펄펄 끓는 녹은 유리물을 성형틀안에 부어 넣습니다. 성형틀은 보통 금속(철)이 많이 쓰이지요. 이 유리를 그냥 로 안에서 그냥 식힐경우(서냉) 유리가 형성되지 않습니다. 유리가 제조되어질때 가장 중요한 점이 바로 급냉(빨리 식히는 것)시키는 것입니다. 서냉(천천히 식히는 것)을 할 경우 녹은 유리안에서 핵이 형성되고 핵주위로 결정들이 성장되어 유리가 투명성을 잃게 된답니다. 결정이란 규칙적인 원자들의 배열이 라고 보시면 됩니다. 4. 급냉 - 유리는 급냉을 시키기 때문에 그 구조가 매우 불규칙한 규칙성을 갖고 있습니다. 이리저리 얽혀있 는 구조라고 생각하시면 됩니다. 이렇게 액체상태에서 제자리를 찾아가지 못하고 그냥 굳어지기 때문에 유 리는 열역학적으로 액체에 속합니다. 굳어진 액체라고 보시면 됩니다. 구조가 규칙성을 가지게 되면 안에 빈 공간이 생기기 때문에 빛이 투과할때 그 빈 공간과 부딪혀 산란을 일으켜 불투명하게 보이게 됩니다. 하 지만 유리처럼 불규칙적으로 얽혀있는 구조에서는 빈공간이 존재하지 않기때문에 빛이 투과하면서 산란을 일으키지않아 투명하게 보이게 되는 것이지요. 또한 빈공간이 존재하지 않기때문에 물이 통과할수 없습니 다. 5. 서냉 - 이렇게 차갑게 냉각되어 굳어진 유리는 너무 빨리 차가워졌기때문에 상당히 불안정합니다. 이때 살짝만 건드려도 그냥 깨져버리지요. 그래서 이때는 서냉이라는 과정을 다시 거칩니다. 급냉시킨 유리를 약 700도정도로 유지되어 있는 로(furnace)안에 넣고 아주 천천히 온도를 낮춰가면 유리가 투명성을 잃지 않으 면서 꽤 강한 강도를 가지게 됩니다. 이과정까지 거치면 완전한 제품의 유리가 탄생하게 됩니다. 출처: 사이언스 지식올
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