Proč je sklo průhledné?TED-Ed

Podívejte se z okna. Nasaďte si brýle, pokud je nosíte. Možná byste si měli vzít dalekohled. Nebo lupu. Co vidíte? Ať je to cokoliv, není to vícenásobná vrstva skla přímo před vámi. Ale napadlo vás někdy, jak může být něco tak pevného tak neviditelné? Abychom to pochopili, musíme pochopit, co je to vlastně sklo a odkud pochází. Vše to začíná v zemské kůře, kde jsou nejčastějšími prvky křemík a kyslík.

Ty společně reagují a vytvářejí oxid křemičitý, jehož molekuly se řadí do pravidelné krystalické formy známé jako křemen. Křemen se běžně nachází v písku, kde často tvoří většinu zrn, a je hlavní složkou ve většině typů skla. Samozřejmě jste si všimli, že sklo není vyrobeno z drobných kousků křemene. A to z dobrého důvodu.

Zaprvé, okraje pevně vytvořených zrn a menší vady uvnitř krystalové struktury odrážejí a rozptylují světlo, které je zasáhne. Ale když se křemen dostatečně zahřeje, nadbytečná energie rozvibruje molekuly, dokud se jim nerozbijí vazby a stanou se kapalinami. Stejně jako led roztaje do vody. Na rozdíl od vody se však tekutý oxid křemičitý nepřemění v pevný krystal, když se ochladí.

Namísto toho, jak molekuly ztrácejí energii, jsou stále méně schopné přesunout se do dané pozice a výsledkem je tzv. amorfní látka. Pevný materiál s chaotickou strukturou kapaliny, která umožňuje molekulám volně vyplnit jakékoli mezery. Díky tomu je povrch skla rovnoměrný na mikroskopické úrovni, což umožňuje světlu ho zasáhnout, aniž by bylo rozptýleno do různých směrů.

Ale to stále nevysvětluje, proč je světlo schopné projít sklem a není pohlceno jako u většiny pevných látek. Na to se musíme dostat až na subatomární úroveň. Možná víte, že se atom skládá z jádra, kolem kterého obíhají elektrony, ale může vás překvapit, že je to hlavně prázdný prostor. Kdyby byl atom velký jako fotbalový stadión, jádro by bylo jako hrášek uprostřed, zatímco elektrony by byly zrnka písku na vnějších sedadlech.

To by mělo být dost na to, aby světlo prošlo, aniž by zasáhlo některou z částic. Skutečná otázka tedy není, proč je sklo průhledné, ale proč ostatní materiály nejsou. Odpověď má co dělat s různými úrovněmi energie, které elektrony v atomu můžou mít. Berte je jako různé řady sedadel na stadiónu. Elektron je zpočátku určen k sezení v určité řadě, ale mohl by skončit do lepší řady, kdyby jen měl energii.

Může ale pohltit jeden z těchto světelných fotonů procházejících atomem a získat tak energii, kterou potřebuje. Ale má to háček. Energie z fotonu musí mít správnou velikost, aby se elektron dostal do další řady. Jinak foton jen pustí dál. A toto se děje ve skle. Řady jsou od sebe tak daleko, že foton viditelného světla nemůže poskytnout elektronu dost energie, aby mezi ně skočil.

Na druhou stranu, fotony z UV záření mají správné množství energie a jsou absorbovány. Proto se nemůžete opálit přes sklo. Tato úžasná vlastnost, pevné skupenství a zároveň průhlednost, dala sklu v průběhu staletí mnoho využití. Přes okna propouštějící světlo a zadržující přírodní živly až po čočky umožňují nám vidět obrovské světy jak mimo naši planetu, tak ty malé kolem nás.

Je těžké si představit moderní civilizaci beze skla. A i přes důležitost tohoto materiálu málokdy myslíme na sklo a jeho dopad. Právě proto, že nejdůležitější a nejužitečnější kvalitou skla je, že je nevýrazné a neviditelné, často zapomínáme, že tam nějaké je. Překlad: Karolína I. www.videacesky.cz