Почему нельзя алюминием поцарапать стекло 🔵

Стекло окружает нас повсюду: мы едим и пьем из стеклянной посуды, на окнах установлены стеклопакеты, межкомнатные двери и декор могут быть выполнены из стекла, не говоря о том, что многая наша домашняя и уличная техника сконструирована с использованием деталей из этого материала. Стекло может подвергаться различным повреждениям, но далеко не всегда. Рассмотрим, почему его нельзя поцарапать таким металлом как алюминий.

Содержание

Разберемся в понятиях

Стеклом называют любой материал, способный переходить из жидкого состояния в твердое, не кристаллизуясь при этом. Оно характеризуется прозрачностью, износостойкостью, механической прочностью, хорошо взаимодействует с другими металлами.
Стекло производится на основе шихты с добавлением песка (кремнезема), соды (оксида натрия) и извести (оксида кальция). Плотность стекла составляет от 2,2 до 7,5 г/скуб. м.

Виды стекла по типу соединений, входящих в состав

Кварцевое. Производится на основе кремнезема. Это стекло является самым простым по составу и свойствам, однако достаточно дорогое. Выдерживает высокие температурные перепады.

Из кварцевого стекла выполнены детали лабораторного оборудования.

Натриево-силикатное. В состав входит сода и кремнезем. Основной минус данного вида – возможность растворения в воде.
Известковое. Создается на основе предыдущего вида с добавлением извести и некоторых других оксидов (например, оксида магния или алюминия). Основная часть стекла в мире относится к данному типу.

Мы видим, что в состав входит оксид алюминия.

Свинцовое. Это стекло плавят с использованием оксида свинца, кремнезема, соды или поташа и некоторых других соединений. По цене они дороже известковых, а по прочности – еще выше.

Хрустальная посуда выполнена из свинцового стекла.

Алюминий – это металл серебристо-белого цвета, элемент 13-й группы в химической системе Менделеева. Относится к типу легких металлов, куда входят все цветные металлы с плотностью менее 5 г/скуб. м.

Таблица плотности

В данной таблице приведена плотность металлов и сплавов.

Металл, соединение	Плотность, г/скуб. м.
Алюминий	2,7-2,9
Бериллий	1,85
Цезий	1,84
Калий	0,86
Кварц	2,65
Сталь, железо	7,80
Стекло	2,2 – 7,5
Свинец	11,35
Ртуть	13,53
Уран	19,05
Платина	19,59

Выводы

Мы видим, что стекло имеет более высокую плотность, чем простой алюминий. Плотность последнего не превышает 2,7-2,9 г/скуб. м. Плюс к этому в состав стекла входят уже оксиды алюминия и металлов с более высокой плотностью. К примеру, свинец с плотностью 11,35 г/скуб. м. Поэтому алюминий никак не может нанести вред стеклу.

Как бы вы ни водили алюминиевой ложкой или вилкой по хрусталю, следа не останется.

А что может поцарапать стекло?

Найдем в таблице элементы с плотностью выше, чем у стекла. Например, сталь (плотность 7,8 г/скуб. м) или свинец (11,35 г/скуб. м.) с легкостью справятся с этой задачей.

Стальной ножик оставит видимую четкую линию, если хорошенько постараться, а свинцовая пуля и вовсе разобьет стекло на части.

Это интересно!

Стекло – прочное соединение. В современном строительстве ноу-хау – установка декоративных стеклянных экранов, закрывающих комнатные батареи. Такие экраны способны выдержать даже удар молотком.

Теперь вы знаете, почему нельзя алюминием поцарапать стекло.

Шкала Мооса: почему твердость решает всё

Плотность, о которой говорилось выше, — лишь косвенный признак. В материаловедении за способность оставлять глубокие борозды отвечает твердость по шкале Мооса. У обычного силикатного стекла этот показатель варьируется от 5,5 до 6,5 единиц, в то время как алюминий едва дотягивает до 2,5–3 баллов. Может ли мягкий объект разрушить структуру более твердого? Физика дает однозначный отрицательный ответ.

Когда вы проводите алюминиевым предметом по стеклянному полотну, происходит не деформация поверхности, а перенос вещества. Частицы мягкого металла просто «намазываются» на твердую плоскость, создавая визуальный обман.

Как отличить металлическую полосу от дефекта

Заметили серый след на окне после контакта с алюминиевой лестницей или профилем? Не спешите расстраиваться. Чаще всего это не царапина, а металлизированный налет, удерживаемый силами адгезии. Проверить это легко: проведите по следу ногтем — если поверхность ощущается гладкой и нет характерного «зацепа», значит, целостность материала не нарушена. Удалить такие отметины можно простыми способами:

Воспользуйтесь обычным канцелярским ластиком для удаления поверхностного слоя металла.
Примените специализированную пасту для чистки стеклокерамических плит.
Используйте слабый раствор уксусной кислоты, чтобы растворить окислы алюминия.

Профессиональные монтажники часто используют алюминиевые стержни для временной разметки на стекле. Это удобно, так как линии хорошо видны, но при этом они не оставляют необратимых повреждений и легко смываются.

Роль оксидной пленки на поверхности металла

На воздухе алюминий моментально покрывается тончайшим слоем оксида (Al2O3). Любопытно, что сам по себе корунд невероятно тверд и достигает 9 баллов по шкале Мооса, уступая лишь алмазу. Однако его слой на бытовом металле слишком ничтожен, чтобы превратить ложку в режущий инструмент. Он выступает скорее защитным барьером, нежели абразивом.

При критическом давлении алюминиевый предмет скорее деформируется сам, чем преодолеет предел прочности и поверхностное натяжение стекла. Именно поэтому алюминиевая фурнитура считается эталонной для использования в паре со светопрозрачными конструкциями.