化学理科

ガラスは何でできてるの?ガラスの原料や構造から作り方までを理系出身ライターがわかりやすく徹底解説!


身の回りにあるガラスについて注目したことはあるか?当たり前に存在しているが、もちろん原料から作り出され、窓ガラスなど人々に多く利用されている。
今回はそんなガラスについて、大学では有機合成の実験が好きだったというライターyuaと一緒に解説していきます。

ライター/yua

理工学部化学科を卒業している理系女子。有機化学が好き。だが理系には見えず、だいたいの人にびっくりされるらしい。塾講師の経験もあり、化学が苦手な人にもわかりやすく解説できるように努力している。

ガラスってそもそも何だろう?

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わたしたちの身の回りには多くのガラス製品が存在します。お家の窓ガラスやグラスなどのガラス食器、スマートフォンにもガラスが利用されていますね。

そんな日常生活には欠かせないガラスについて、深く考えたことはあるでしょうか?構造から知ることで、ガラスとは何なのかを理解していきましょう。

ガラスの構造は美しい!

ガラスの構造は美しい!

image by Study-Z編集部

ガラスの成分から見ていきましょう。元素で言うと、主にケイ素酸素から成り立っています。ケイ素を中心として酸素が4つ、正四面体構造を作っているのです。

この基本構造をつなげていくのですが、ガラスは金属などの他の個体とは違う構造を持っています。個体とは分子が規則正しく整列している「結晶質」ですが、ガラスは分子がランダムに配置されている「非晶質」です。アモルファスとも呼びます。

イメージすると、箱にボールが隙間なくきれいに詰まっているより、何も考えずぎゅうぎゅうに詰め込んである方が不安定ですよね。このことから、ガラスは様々な形に加工しやすい素材と言えます。

また、わたしたちが目で見るガラスは完全に個体ですよね?ですが、分子レベルで考えると液体ではないのかという説があり、いまだに議論が繰り返されている不思議な素材なのです。

ガラスの3つの特徴

ガラスの特徴としてすぐ思い浮かぶのは、無色透明であることですね。透明ということは光を通すということです。例えばお家の窓。室内と室外を遮断するのに金属だったら、部屋の中が真っ暗になってしまいます。そこで窓には光を通す個体として、ガラスが使われるようになりました。

2つめは、化学変化を起こしにくいことです。金属は時間が経つと酸化して錆びたり色が変わったりしますが、ガラスは時間が経ってもほぼ劣化しません。日本では弥生時代に製造されたガラスが発見され、現在も存在しているくらいです。

ただ、ガラスの表面に水がついたまま何回も放置すると「白やけ」という現象が起こってしまいます。その名の通り表面が白くなってしまうので、ガラス食器を洗った後はしっかり水気を取りましょう。

3つめは、熱が伝わりづらいことです。物質の熱の伝わりやすさは熱伝導率で比較します。鉄が84(W/mK)、ステンレスが16(W/mK)なのに対し、ガラスは1(W/mK)と低い数値です。窓にガラスが用いられるのは、熱の移動を抑えることができ断熱効果もあるからなんですね。

ガラスの原料は砂!?ガラスができるまで

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ガラスにはどのような原料が使われているか知っていますか?実は、主な原料は3つしかなく意外とシンプルです。

身近にありすぎて、あるのが当たり前になっているガラス。それらがどのように製造されているのか詳しくご紹介します。

\次のページで「ガラスの主な原料」を解説!/

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