Maddenin 3
hali;
Gaz Hali: Moleküller
birbirlerinden oldukça uzaktırlar ve karmaşık bir biçimde hareket
etmektedirler. Moleküller arasında birbirleri ile çarpışmaktan başka etkileşim
yoktur.
Sıvı Hali: Moleküller çekim
kuvvetleri nedeniyle birbirlerine yakın durmaktadırlar, ancak yerleri sabit ve
kalıcı değildir. Düzensiz hareket halindedirler.
Kristal Hali: Kuvvetli çekim
kuvvetleri sayesinde sabit ve hareketsiz olarak yer değiştirmeden durmaktadırlar.
Her bir molekül belirli bir konumda
olup, mükemmel bir düzene sahip üç boyutlu bir kafes örgüsü oluşturmaktadırlar.
Cam Hali :Cam maddenin
hallerinden biridir. Camlar kristallerin ve sıvıların bazı özelliklerini
yapısında birleştirmekle birlikte her ikisinden de belirgin biçimde
farlıdırlar. Kristallerin mekanik sertliğine sahiptirler, fakat cam moleküllerinin
rastgele ve düzensiz sıralanışları sıvılarınkine benzemektedir.
Camlar çok
yüksek ısı derecelerinde kristal malzemelerin erimesi sonucunda ortaya çıkarlar.Bu
eriyik soğuduğunda ise atomlar mükemmel bir kristal düzeni oluşturmadan, gelişi
güzel bir biçimde birbirlerine kilitlenirler.
Camdan
hemen her eşya üretilebilmektedir. Cam ürünler üç tip malzemeyi içerirler: Biçimlendiriciler
cam bileşiminde yer alan en temel ve basit malzemelerdir. Eritilebilen ve
soğutulduğunda cama dönüşebilen tüm kimyasal bileşikler bir biçimlendiricidir. Cam
üretiminde yaygın olarak kullanılan biçimlendirici silis olup ,kumdan elde
edilir. Silis: Silikon dioksit , camın temel maddelerinden biri olan
mineraldir. Cam yapımında kullanılan en yaygın silis ise kumdur.
Akışkanlık
veren maddeler, biçimlendiricilerin daha düşük ısı değerlerinde
eriyebilmelerini sağlayan ve böylece ulaşılması kolay ısı derecelerinin elde
edilmesini olası kılan maddelerdir.
Durağanlık
ve denge sağlayan maddeler, biçimlendiriciler ve akışkanlık veren maddeler ile
birleşerek, ortaya çıkan ürünün çözülmesini, eğilip bükülmesini veya
dağılmasını engeller.
Cam
üretiminde yaygın olarak kullanılan biçimlendirici silis olup, kumdan elde
edilir.Ancak kumu eriyik hale getirebilmek için ısının 1850 0C'a kadar
yükseltilmesi gerektiğinden, daha düşük ısı derecelerinde 1300 derece daha
hızlı bir erime sağlayabilmek için akışkanlık veren maddeler karbonat, potas,
potasyum hidrat, lityum karbonat kullanılır. Ancak akışkanlık veren maddeler
camı kimyasal olarak kararsız hale getirdiğinden, su içinde çözülmeye yatkın
veya istenmeyen kristal oluşumları ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle camı tek
biçimli olarak üretebilmek ve özel yapısını bir arada tutabilmek için
durağanlık ve denge sağlayıcı maddeler kullanılmaktadır.Bu maddeler arasında
kireçtaşı,doğal kurşun oksit,alüminyum oksit, magnezyum oksit, baryum karbonat,
çinko oksit, zirkonyum karbonat bulunmaktadır.
Camın Özellikleri
Mekanik açıdan
sağlam : Cam doğal olarak sağlam bir malzemedir. Ancak üretim aşamasında ortaya
çıkabilen yüzey kusur ve bozuklukları camı dayanıksız ve kırılgan hale
getirebilmektedir. Yüzey kusurlarının azaltılması için üretim esnasında özel
tavlama işlemi uygulanabilir.
Sert: Cam
yüzeyi çizik ve aşınmalara karşı dayanıklıdır.
Esnek:
Kırılma noktasına ulaşılıncaya dek esneyebilir ve daha sonra özgün biçimine
geri döner.
Kimyasal
bozulmaya karşı dayanıklı: Az sayıda kimyasal maddeden etkilenir; Çoğu
endüstriyel ve besin asidine karşı dayanıklıdır.
Termal(Isı
ile ilgili) Şoklara dayanıklı: Ani sıcaklık değişimleri yanı sıra şiddetli
sıcak ve soğuğa karşı da dayanıklıdır.
Isıyı
emer:Isıyı iletmek yerine bünyesinde tutar. Isıyı metalden daha iyi emer.
Optik
özellikleri : Işığı yansıtır, eğip büker, yayar ve ışığı mükemmel biçimde
soğurur.
Elektrik
Yalıtımı: Elektrik akımına kuvvetle karşı koyar, elektriği verimli şekilde
depolar.
Camın Keşfi ve Üretimi
Camın
keşfine dair en erken olası tarih İ.Ö 4000 civarıdır;zira bilinen en eski cam
objeler 4000 yıllık Mısır mezarlarında bulunmuşlardır. Ancak cam, tarih öncesi
dönemlerde doğal haliyle var olmuş ve magmada ortaya çıkan camsı kayaçlar
obsidyen olarak isimlendirilmişlerdir. Obsidyen yanardağda oluşan çok yüksek ve
yoğun ısı silis kütlelerinin birbirlerine kaynaması ile ortaya çıkan sert
camdır. İçindeki doğal katışkılar nedeniyle , genellikle parlak siyah ve opak
halde görülürler; çok koyu kırmızı veya yeşil olanları da vardır. Obsidyen
kıymıkları şeffaf veya yarı şeffaftırlar. Obsidyen ok ve mızrak ucu, bıçak ve
benzer kesici aletler yapmak için sivriltilip, işlenerek İ.Ö 8000'den itibaren
kullanılmış; amulet ve süs eşyalarının yapımında da değerlendirilmiştir. Eski
Mısırlılar ise obsidyeni Anadolu topraklarından ve bugün ki İran'dan (Med veya
Pers ülkesi) ithal etmişlerdir.
Cam üretimi
ile ilgili olarak ileri sürülen fikirler ise, insanların metal eşya dökümü
sırasında veya bir pişmiş kil parçasının kazara camlaşması sonucu keşfedildiği
yönündedir. Bu konudaki en yaygın söylence ise, Romalı tarihçi genç Plinius'un
(27-29) Doğa Tarihi adlı eserinde anlattığı üzere, camın Suriye kıyılarına
çıkan Fenikeli tüccarlar tarafından keşfedildiği şeklindedir. Bu öyküye göre,
Fenikeliler geminin kargosunu oluşturan güherçile (natron) bloklarını kumların
üstüne yerleştirerek ocak olarak kullanmışlar ve ateş yakarak yemek pişirmeye
başladıktan bir süre sonra, ateşin altındaki kumun eriyip sıvılaşarak aktığını
görmüşlerdir. Akışkan bu sıvı soğuduğunda yeniden sertleşerek cama dönüşmüştür.
Bu öyküye karşın, cam üretiminin nasıl başladığı bilinmemektedir. Ele geçen
örneklerden anlaşıldığına göre, camın geliştirilmesi ve nitelikli bir hale
gelmesi için yapılan deneyler, silisli kum (öğütülmüş kuarz çakılları) ile
yüzeyde eriyen alkali(bazik) bir bağlayıcının kullanılmasına dayanır.Fayans
olarak isimlendirilen bu malzeme bin yıldan uzun bir süre küçük süs eşyalarının
üretiminde kullanılmıştır.
Fayans
Fayans
kuarz kırıkları veya kum ile az miktarda kireç, natron veya kül karışımından
oluşan silisli ve sırlı seramiklere verilen isimdir. Temel maddesi kumdan elde
edilen kuarzdır. Mısır çöllerden dolayı silis açısından zengin olduğu için
fayans üretimi yaygın şekilde görülür; ancak ürünün kalitesi açısından belli
kum ocakları diğerlerinden daha fazla rağbet görmüştür. Kum saf silis değildir,
kireçtaşı veya demir gibi katışık maddeler de içermektedir. Silis objenin
yapımında kullanılan ana maddedir; ancak öğütülmüş silis/kuma biçim verilmesi
kolay değildir ve su eklenerek hamur haline getirilse bile, ürün kuruduğunda parçalanıp
ufalanır. Bu nedenle, fayans hamuruna kireç ve soda eklenerek kuarz
taneciklerinin kuruduklarında birbirlerine bağlanması sağlanır. Ancak kuşkusuz
asıl kuvvetlendirici fırınlamadır. Fayans objenin gövdesi soda-kireç-silis
sırrı ile kaplanır ve bu karışımın içine bakır tozu katıldığı için de parlak
mavi yeşil renk elde edilir. Fırınlandığında kuarz gövde üzerinde tipik mavi-
yeşil camsı yüzey oluşur. Bunun yanı sıra, beyaz, sarı tonları, kırmızı tonları
ve hatta ebruli kahverengi, siyah ve diğer ara tonlar da elde edilebilmektedir.