Quarzglas
Quarzglas, auch als Kieselglas bezeichnet, ist ein Glas, das im Gegensatz zu den gebräuchlichen Gläsern keine Beimengungen von Natriumcarbonat oder Calciumoxid enthält, d. h. aus reinem Siliziumdioxid (SiO2) besteht. Industriell hergestelltes Quarzglas hat abhängig vom Vormaterial und Fertigungsprozess unterschiedliche Konzentrationen von Verunreinigungen, die im ppm- bzw. für synthetisches Kieselglas im ppb-Bereich liegen.
| Allgemeines | |
|---|---|
| Name | Quarzglas |
| Andere Namen | fused silica, Kieselglas |
| Summenformel | SiO2 |
| Kurzbeschreibung | Glas aus reinem SiO2 |
| Eigenschaften | |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Dichte | 2,201 g/cm³ |
| Zugfestigkeit (stark abhängig von Gestalt und Oberflächenqualität) | ca. 50 N/mm² |
| Härte | 5,3–6,5 Mohs; 8,8 GPa |
| Schallgeschwindigkeit, longitudinal | 5930 m/s |
| Schallgeschwindigkeit, transversal | 3750 m/s |
| Verunreinigungen | typ. 10–1000 ppm |
| Optische Eigenschaften | |
| Transmission | 170–5000 nm |
| Brechungsindex | 1,46 bei 589,3 nm |
| Brewster-Winkel | 55,58° |
| Thermische Eigenschaften | |
| Wärmeausdehnungskoeffizient 0 … 600 °C | 0,54 10−6 K−1 |
| Spezifische Wärmekapazität 0 … 900 °C | 1052 J/(kg K) |
| Wärmeleitfähigkeit (20 °C) | 1,38 W/(m K) |
| Phononen-Wärmeleitfähigkeit (2000 °C) | 15 W/(m K) |
| Transformationspunkt | 1130 °C |
| Littletontemperatur | 1760 °C |
| Verarbeitungstemperatur | >2000 °C |
| Siedepunkt | 2230 °C |
Es kann durch Aufschmelzung und Wiedererstarrung von Quarz (Quarzsand oder künstlich hergestellt) gewonnen werden, daher auch die Bezeichnung Quarzglas und die englische Bezeichnung fused quartz oder fused silica.
Natürlich vorkommendes Quarzglas wird als Lechatelierit bezeichnet.
Richard Küch (1860–1915), Physiker und Chemiker, entdeckte 1899, dass Siliziumdioxid in einer Knallgasflamme blasenfrei und in höchster Reinheit zu schmelzen ist, und machte Quarzglas für die Industrie als Massenprodukt verwendbar.