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Ingo Klöckl
i.kloeckl@2k-software.de

Gläser

Ähnlich wie Kristalle, können auch die amorphen Gläser durch Zusatz von Metallen gefärbt werden.

Gläser sind Mischungen, die aus dem Schmelzfluß in glasig-amorpher Form erstarren. Es handelt sich um Mischungen von sauren Oxiden (wie SiO2, B2O3, Al2O3 oder P2O5), die dreidimensionale Netzwerke bilden können, mit basischen Oxiden (wie K2O, Na2O, MgO, CaO oder PbO und ZnO), die Trennstellenbildner darstellen.

Das eigentliche Glas besteht aus SiO2 (dem Netzwerkbildner), das ein Netzwerk von eckenverknüpften SiO4-Tetraedern ausbildet. In diesem Netzwerk sind einige der Si-O-Si-Brücken durch Oxidionen O--, die von den basischen Oxiden geliefert werden, gespalten (Trennstellenbildner): Si-O-Si + O-- -> Si-O- + -O-Si. Je mehr dieser Trennstellen gebildet werden, desto niedriger wird die Erweichungstemperatur und der Schmelzpunkt.

In dem aus SiO2 gebildeten Grundgerüst kann Si4+ durch andere Atome ersetzt werden, zum Beispiel B3+, Al3+ oder P5+. Man erhält so Gläser wie das Borosilikatglas. Da diese Atome die Ladung des Grundgerüstes verändern, benötigen sie zusätzliche Trennstellenbildner, um die Differenzen auszugleichen.

Das Normalglas Kalknatronglas besteht aus Na2O · CaO · 6 SiO2. Die Zusammensetzung des Kalikalkglases ist etwa K2O · CaO · 8 SiO2. Es ist schwerer schmelzbar und stellt das böhmische Kristallglas oder Kronglas dar. Es gibt auch Gläser wie das Thüringer Glas, das eine Mischung beider Sorten darstellt und als Kalikalknatronglas anzusprechen ist. Das Kali-Blei-Glas Bleikristallglas ist ein Kalikalkglas, in dem CaO durch PbO ersetzt ist.

Gläser für Spezialzwecke (Labor, Industrie) enthalten anstelle von Si2 Zusätze von B2O3 oder Al2O3. Das Bor verringert dabei den Ausdehnungskoeffizienten, sodaß das Glas widerstandsfähiger gegenüber Temperaturwechseln wird, das Aluminium setzt die Sprödigkeit herab. Das im Labor eingesetzte Duranglas stellt eine kompliziertere Mischung aus SiO2, Al2O3, B2O3, Na2O, BaO, CaO und MgO dar.

Glasfärbung

Die Färbung von Gläsern kann auf zweierlei Arten durchgeführt werden: einmal mit Hilfe von Metalloxiden (Oxidfärbung), die eine echte Lösung des Oxids im Glas liefern, oder mit Hilfe der Metalle selber (Anlauffärbung). In diesem Falle liegt eine kolloidale Lösung des Metalls im Glas vor.

Die erzielbaren Farben bei der Oxidfärbung, die bereits in der geschmolzenen Glasmasse sichtbar sind, sowie die nötigen Oxide sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Man benötigt zwischen einigen Gramm und einigen Kilogramm Metalloxid pro 100 kg Glas.

Metalloxid Färbung
Nickel(II)oxid NiO violett
Mangan(III)oxid Mn2O3 blauviolett
Kobalt(II)oxid CoO blau
Eisen(II)oxid FeO blaugrün
Chrom(III)oxid Cr2O3 oder Kupfer(II)oxid CuO grün
Eisen(III)oxid Fe2O3 und Mangan(IV)oxid (Braunstein) MnO2 braun
Silber(I)oxid Ag2O gelb
Uran(VI)oxid UO3 orange
Kupfer(I)oxid Cu2O rot

Im Gegensatz zur Oxidfärbung entsteht die Anlauffarbe erst beim nochmaligen Anwärmen des farblosen geblasenen Glases auf 450-500oC (circa 30 min).

Metalloxid Färbung
Gold leuchtendrot (Goldrubinglas)
Kupfer rot (Kupferrubinglas)
Selen rosa
Silber gelb

Neben der dekorativen Färbung von gläsernen Gegenständen, die als solche in Umlauf kommen (Becher, Vasen, Krüge et cetera), sind farbige Glasmehle als Pigmente für den Maler von Interesse. Ein Beispiel hierzu ist die Smalte, ein durch Kobalt blau gefärbtes Kaliumsilikatglas, das gemahlen und als Pigment verwendet wird. Ebenso können im Prinzip alle farbigen Glasflüsse gemahlen und als Pigment eingesetzt werden. Ihre Färbekraft ist jedoch sehr gering.