✨Pha lê

nhỏ|Một chiếc cốc thủy tinh pha lê

Pha lê, thường được gọi là thủy tinh chì, là một loại thủy tinh trong đó chì thay thế hàm lượng calci trong một cốc thủy tinh kali thông thường. Thủy tinh chì thường chứa 18 ox40% (tính theo trọng lượng) chì (II) oxide (PbO), trong khi tinh thể chì hiện đại, trong lịch sử còn được gọi là thủy tinh đá do nguồn silica ban đầu, chứa tối thiểu 24% PbO. Pha lê được ưa chuộng do tính chất trang trí của nó.

Được phát hiện bởi người Anh George Ravenscroft vào năm 1674, kỹ thuật thêm oxide chì (với số lượng từ 10 đến 30%) đã cải thiện sự xuất hiện của thủy tinh và làm cho nó dễ dàng hơn khi sử dụng than biển làm nhiên liệu lò.

Thuật ngữ tinh thể chì, theo kỹ thuật, không phải là một thuật ngữ chính xác để mô tả thủy tinh chì, vì là một chất rắn vô định hình, thủy tinh chì thiếu cấu trúc tinh thể. Việc sử dụng thuật ngữ pha lê chì vẫn phổ biến vì lý do lịch sử và thương mại. Nó được giữ lại từ chữ cristallo của người Venice để mô tả viên pha lê đá được bắt chước bởi thợ làm thủy tinh Murano. Quy ước đặt tên này đã được duy trì cho đến ngày nay để mô tả các sản phẩm rỗng trang trí.

Đồ thủy tinh pha lê chì trước đây được sử dụng để lưu trữ và phục vụ đồ uống, nhưng do ngộ độc chì, điều này đã trở nên hiếm gặp. Một vật liệu thay thế là thủy tinh pha lê, trong đó oxide bari, oxide kẽm hoặc oxide kali được sử dụng thay cho oxide chì. Tinh thể không chì có chỉ số khúc xạ tương tự tinh thể chì, nhưng nó nhẹ hơn và nó có sức phân tán ít hơn.

Tại Liên minh Châu Âu, việc ghi nhãn sản phẩm "pha lê" được quy định bởi Chỉ thị của Hội đồng 69/493 / EEC, quy định bốn loại, tùy thuộc vào thành phần hóa học và tính chất của vật liệu. Chỉ các sản phẩm thủy tinh chứa ít nhất 24% oxide chì mới có thể được gọi là "tinh thể chì". Các sản phẩm có ít oxide chì, hoặc các sản phẩm thủy tinh có các oxide kim loại khác được sử dụng thay cho oxide chì, phải được dán nhãn "tinh thể" hoặc "thủy tinh pha lê".

Tính chất

Việc bổ sung oxide chì vào thủy tinh làm tăng chỉ số khúc xạ của nó và làm giảm nhiệt độ làm việc và độ nhớt của nó. Các tính chất quang học hấp dẫn của thủy tinh chì là do hàm lượng cao của chì kim loại nặng. Số lượng nguyên tử chì cao cũng làm tăng mật độ của vật liệu, vì chì có trọng lượng nguyên tử rất cao là 207,2, so với 40,08 đối với calci. Mật độ của ly soda là 2,4g/cm³ hoặc thấp hơn, trong khi tinh thể chì điển hình có mật độ khoảng 3,1g/cm³ và kính chì cao có thể trên 4,0g/cm³ hoặc thậm chí lên tới 5,9g/cm³ Chỉ số khúc xạ tăng cao này cũng tương quan với độ tán sắc tăng, đo mức độ mà môi trường phân tách ánh sáng thành quang phổ thành phần của nó, như trong lăng kính. Kỹ thuật cắt pha lê khai thác các tính chất này để tạo ra hiệu ứng lấp lánh rực rỡ khi mỗi khía cạnh cắt phản xạ và truyền ánh sáng qua vật thể. Chỉ số khúc xạ cao rất hữu ích cho việc chế tạo ống kính, vì có thể đạt được độ dài tiêu cự nhất định với ống kính mỏng hơn. Tuy nhiên, độ phân tán phải được hiệu chỉnh bởi các thành phần khác của hệ thống thấu kính nếu nó bị mờ.

Việc bổ sung oxide chì vào thủy tinh kali cũng làm giảm độ nhớt của nó, khiến nó lỏng hơn thủy tinh soda thông thường trên nhiệt độ làm mềm (khoảng ), với điểm làm việc là . Độ nhớt của thủy tinh thay đổi hoàn toàn theo nhiệt độ, nhưng thủy tinh chì nhỏ hơn khoảng 100 lần so với kính soda thông thường trong phạm vi nhiệt độ làm việc (lên tới ). Từ quan điểm của thợ làm kính, điều này dẫn đến hai sự phát triển thực tế. Đầu tiên, thủy tinh chì có thể được chế tạo ở nhiệt độ thấp hơn, dẫn đến việc sử dụng nó trong việc tráng men, và thứ hai, các mạch rõ ràng có thể được làm sạch khỏi bọt khí bị kẹt với độ khó thấp hơn đáng kể so với kính thông thường, cho phép chế tạo các vật thể hoàn hảo, rõ ràng.

Khi gõ, pha lê chì tạo ra âm thanh vang lên, không giống như kính thông thường. Người tiêu dùng vẫn dựa vào đặc tính này để phân biệt với kính rẻ hơn. Vì các ion kali liên kết chặt chẽ hơn trong ma trận chì-silica so với thủy tinh soda soda, nên trước đây hấp thụ nhiều năng lượng hơn khi bị tấn công. Điều này làm cho tinh thể chì dao động, do đó tạo ra âm thanh đặc trưng của nó. Do đó, thủy tinh chứa chì thường được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng.

Lịch sử

Chì có thể được đưa vào thủy tinh như là một thành phần của sự tan chảy chính hoặc được thêm vào thủy tinh không chì hoặc frit. Oxide chì được sử dụng trong thủy tinh chì có thể được lấy từ nhiều nguồn khác nhau. Ở châu Âu, galena, chì sulfide, được phổ biến rộng rãi, có thể được nung chảy để sản xuất chì kim loại. Kim loại chì sẽ được nung để tạo thành oxide chì bằng cách rang nó và cạo ra khỏi thạch cao. Trong thời trung cổ, kim loại chì có thể thu được thông qua tái chế từ các địa điểm và hệ thống ống nước La Mã bị bỏ hoang, thậm chí từ mái nhà thờ. Chì kim loại được yêu cầu về số lượng cho ly bạc, và thạch cao kết quả có thể được sử dụng trực tiếp bởi các nhà sản xuất thủy tinh. Chì cũng được sử dụng cho men chì gốm. Sự phụ thuộc lẫn nhau về vật liệu này cho thấy mối quan hệ làm việc chặt chẽ giữa thợ gốm, thợ làm kính và thợ rèn.

Kính có hàm lượng oxide chì xuất hiện lần đầu tiên ở Mesopotamia, nơi sinh của ngành công nghiệp thủy tinh. Một chiếc bánh sáp niêm phong màu đỏ được tìm thấy trong Cung điện Burnt tại Nimrud, từ đầu thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, chứa 10% PbO. Những giá trị thấp này cho thấy rằng oxide chì có thể không được thêm vào một cách có ý thức và chắc chắn không được sử dụng làm tác nhân tạo dòng chính trong kính cổ.

Thủy tinh chì cũng phát triển ở Trung Quốc thời Hán (206 trước Công nguyên - 220 sau Công nguyên). Ở đó, nó được đúc để bắt chước ngọc bích, cả cho các đối tượng nghi lễ như hình lớn và nhỏ, cũng như đồ trang sức và một loạt các tàu hạn chế. Kể từ khi thủy tinh xuất hiện lần đầu tiên vào một ngày muộn như vậy ở Trung Quốc, người ta cho rằng công nghệ này đã được đưa ra dọc theo Con đường tơ lụa bởi các thợ làm kính từ Trung Đông. Năm 1676, rõ ràng đã khắc phục được vấn đề rắc rối, Ravenscroft đã được cấp quyền sử dụng con dấu đầu của một con quạ như một sự đảm bảo về chất lượng. Năm 1681, năm ông qua đời, bằng sáng chế đã hết hạn và hoạt động nhanh chóng phát triển giữa một số công ty, trong đó vào năm 1696 hai mươi bảy trong số tám mươi tám nhà kính ở Anh, đặc biệt là ở London và Bristol, đã sản xuất thủy tinh đá chứa 30% 35% PbO. Đến năm 1800, pha lê chì Ailen đã vượt qua kính vôi kali trên lục địa, và các trung tâm sản xuất thủy tinh truyền thống ở Bohemia bắt đầu tập trung vào kính màu thay vì cạnh tranh trực tiếp với nó.

Sự phát triển của kính chì tiếp tục trong suốt thế kỷ XX, khi vào năm 1932, các nhà khoa học tại Corning Glassworks, bang New York, đã phát triển một loại kính chì mới có độ trong quang học cao. Điều này trở thành tâm điểm của Steuben Glass Works, một bộ phận của Corning, nơi sản xuất những chiếc bình trang trí, bát và kính theo phong cách Art Deco. Pha lê chì tiếp tục được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và trang trí.

Men chì

Các tính chất thông lượng và khúc xạ có giá trị cho thủy tinh chì cũng làm cho nó hấp dẫn như một loại men gốm hoặc gốm. Các men chì xuất hiện lần đầu tiên vào thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên đến thế kỷ thứ nhất sau chiến tranh La Mã, và xảy ra gần như đồng thời ở Trung Quốc. Chúng có hàm lượng chì rất cao, 45 bóng60% PbO, với hàm lượng kiềm rất thấp, dưới 2%. Từ thời La Mã, chúng vẫn phổ biến qua các thời kỳ Byzantine và Hồi giáo ở Cận Đông, trên các tàu và gạch gốm khắp châu Âu thời trung cổ, và cho đến ngày nay. Ở Trung Quốc, các loại men tương tự đã được sử dụng từ thế kỷ thứ mười hai cho men màu trên đồ đá và trên đồ sứ từ thế kỷ thứ mười bốn. Đây có thể được áp dụng theo ba cách khác nhau. Chì có thể được thêm trực tiếp vào thân gốm dưới dạng hợp chất chì ở dạng huyền phù, từ galena (PbS), chì đỏ (Pb ₃ O ₄), chì trắng (2PbCO ₃ · Pb (OH) ₂) hoặc chì oxide (PbO). Phương pháp thứ hai liên quan đến việc trộn hợp chất chì với silica, sau đó được đặt trong huyền phù và áp dụng trực tiếp. Phương pháp thứ ba liên quan đến việc trộn hợp chất chì với silica, nghiền hỗn hợp, và đình chỉ và áp dụng nó. Các loại rượu và bình pha lê pha lê thường không được coi là có nguy cơ nghiêm trọng đối với sức khỏe, miễn là các vật phẩm này được rửa kỹ trước khi sử dụng, đồ uống không được lưu trữ trong các thùng chứa này trong hơn một vài giờ và với điều kiện là chúng không được sử dụng cho trẻ em.  

Người ta đã đề xuất rằng sự liên kết lịch sử của bệnh gút với tầng lớp thượng lưu ở châu Âu và châu Mỹ, một phần là do việc sử dụng rộng rãi các bình pha lê chì để lưu trữ rượu vang và rượu whisky. Lin và cộng sự. có bằng chứng thống kê liên kết bệnh gút với nhiễm độc chì.

Các mặt hàng làm bằng thủy tinh chì có thể lọc chì vào thực phẩm và đồ uống có trong đó. Trong một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học bang North Carolina,   lượng di chuyển chì đã được đo cho rượu vang cổng được lưu trữ trong bình tinh thể chì. Sau hai ngày, mức chì là 89   Tổ hợp / L (microgam trên lít). Sau bốn tháng, mức chì là từ 2.000 đến 5.000   Tổ hợp / L. Rượu vang trắng tăng gấp đôi hàm lượng chì trong vòng một giờ lưu trữ và tăng gấp ba lần trong vòng bốn giờ. Một số rượu được lưu trữ trong tinh thể chì trong hơn năm năm có mức chì khoảng 20.000   Tổ hợp / L. Để đưa điều này vào viễn cảnh, tiêu chuẩn hàng đầu của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đối với nước uống là 15   Tổ hợp / L, tương đương với 15 phần tỷ. Nước ép cam quýt và đồ uống có tính acid khác lọc chì từ tinh thể hiệu quả như đồ uống có cồn. Trong các điều kiện sử dụng lặp đi lặp lại của decanter, nước rỉ chì giảm mạnh khi sử dụng ngày càng tăng. Phát hiện này là "phù hợp với lý thuyết hóa học gốm, dự đoán rằng việc lọc chì từ tinh thể là tự giới hạn theo cấp số nhân như là một chức năng tăng khoảng cách từ giao diện chất lỏng tinh thể." Sự rò rỉ chì vẫn xảy ra, nhưng lượng nước rỉ vào một ly rượu hoặc đồ uống khác để lại trong vài giờ nhỏ hơn nhiều so với lượng chì tiêu thụ hàng ngày trong chế độ ăn uống thông thường.

Một chế độ ăn bình thường chứa khoảng 70 µg chì mỗi ngày.