मानवनिर्मित पदार्थ: काच
काच (Glass) : दैनंदिन वापरात आपण काचेचा उपयोग
काचेपासून बनविल्य वस्तूंमध्ये कोणकोणन खूप मोठ्या प्रमाणात करतो. काचेचा शोध मानवाला अचानकपणे लागला. काही फेनेशियन व्यापारी वाळवंटात रेतीवर स्वयंपाक करत असताना स्वयंपाकाच्या भांड्याला त्यांनी चुन्याच्या दगडाचा आधार दिला होता. स्वयंपाकाचे भांडे दगडावरून खाली उतरवल्यानंतर त्यांना एक पारदर्शक पदार्थ तयार झालेला आढळला. हा पारदर्शक पदार्थ वाळू व चुनखडी एकत्र तापवल्यामुळे झाला असावा असा तर्क केला गेला. त्यातूनच पुढे काच तयार करण्याची कृती विकसित झाली. काच म्हणजे सिलिका आणि सिलिकेट यांच्या मिश्रणातून तयार झालेला अस्फटिकी, टणक पण ठिसूळ घनपदार्थ. सिलिका अर्थात SiO, त्यालाच आपण 2 वाळू असे संबोधतो. काचेमध्ये असणाऱ्या सिलिकाच्या व इतर घटकांच्या प्रमाणावरून सोडा लाईम काच, बोरोसिलिकेट काच, सिलिका काच, अल्कली सिलिकेट काच असे प्रकार आहेत.
काच निर्मिती : काच बनविण्यासाठी वाळू, सोडा, चुनखडी आणि अल्प प्रमाणात मॅग्नेशिअम ऑक्साईड यांचे मिश्रण भट्टीमध्ये तापवतात. वाळू म्हणजेच सिलिकॉन डायॉक्साईड वितळण्यास सुमारे 1700 °C तापमानाची गरज असते. कमी तापमानावर मिश्रण वितळण्यासाठी मिश्रणात टाकाऊ काचेचे तुकडे घालतात. त्यामुळे सुमारे 850 °C तापमानावर वितळते. मिश्रणातील सर्व पदार्थ द्रवरूपात गेल्यानंतर ते 1500 °C पर्यंत तापवून एकदम थंड केले जातात. एकदम थंड केल्याने मिश्रण स्फटिक रूप घेत नाहीत, तर एकजिनसी अस्फटिक पारदर्शक रूप प्राप्त होते. यालाच सोडा लाईम काच म्हणतात.
काचेचे गुणधर्म :
- काच तापवल्यानंतर मऊ होते व तिला हवा तो आकार देता येतो.
- काचेची घनता तिच्यामधील घटकतत्त्वांवर अवलंबून असते.
- काच उष्णतेची मंद वाहक आहे. तिला जलद उष्णता दिल्यास किंवा उष्ण काच जलद थंड केल्यास ती तडकते किंवा फुटते.
- काच विजेची दुर्वाहक आहे, म्हणून विद्युत उपकरणात विद्युत विसंवाहक म्हणून काचेचा उपयोग करतात.
- काच पारदर्शक असल्याने प्रकाशाचा बराचसा भाग काचेतून पारेषित होतो. तथापि काचेमध्ये क्रोमिअम, व्हेनेडिअम किंवा आयर्न ऑक्साइडचा अंतर्भाव झाल्यास अशा काचेत मोठ्या प्रमाणात प्रकाश शोषला जातो.
काचेचे प्रकार व उपयोग :
- सिलिका काच: सिलिकाचा वापर करून तयार केली जाते.
सिलिका काचेपासून तयार केलेल्या वस्तू उष्णतेमुळे अत्यल्प प्रसरण पावतात. आम्ल, आम्लारीचा त्यावर काही परिणाम होत नाही. म्हणून प्रयोगशाळेतील काचेच्या वस्तू तयार करण्यासाठी सिलिका काच वापरली जाते.
- बोरोसिलिकेट काच वाळू, सोडा, बोरिक ऑक्साइड आणि
अॅल्युमिनिअम ऑक्साइड यांचे मिश्रण वितळवून बोरोसिलिकेट काच तयार केली जाते. औषधांवर या काचेचा परिणाम होत नाही. म्हणून औषधनिर्मिती उद्योगात औषधे ठेवण्यासाठी बोरोसिलिकेट काचेपासून तयार केलेल्या बाटल्या वापरतात.
- अल्कली सिलिकेट काच: वाळू आणि सोड्याचे मिश्रण तापवून
अल्कली सिलिकेट काच तयार केली जाते. अल्कली सिलिकेट काच पाण्यात विद्राव्य असल्याने तिला जलकाच किंवा वॉटरग्लास म्हणतात.
- शिसेयुक्त काच : वाळू, सोडा, चुनखडी आणि लेड ऑक्साइडचे
मिश्रण वितळवून शिसेयुक्त काच तयार केली जाते. चकचकीत असल्यामुळे या काचेचा उपयोग विजेचे दिवे, ट्यूबलाईट बनविण्यासाठी केला जातो.
- प्रकाशीय काच : वाळू, सोडा, चुनखडी, बेरिअम ऑक्साइड
आणि बोरॉन यांच्या मिश्रणातून प्रकाशीय काच तयार केली जाते. चष्मे, दुर्बिणी, सूक्ष्मदर्शी यांची भिंगे बनविण्यासाठी शुद्ध काचेची गरज असते.
- रंगीत काच : सोडा लाईम काच रंगहीन असते. तिला विशिष्ट रंग
येण्यासाठी काच तयार करताना मिश्रणात विशिष्ट धातूचे ऑक्साइड मिसळले जाते. उदा. निळसरहिरवी काच मिळण्यासाठी फेरस ऑक्साइड, लाल रंगाची काच मिळवण्यासाठी कॉपर ऑक्साइड इ.
- संस्कारित काच काचेची उपयुक्तता आणि गुणवत्ता
वाढविण्यासाठी तिच्यावर काही विशिष्ट संस्कार केले जातात. त्यातूनच स्तरित काच, प्रबलित काच (Reinforced Glass), सपाट काच (Plain Glass), तंतुरूप काच (Fiber Glass), फेन काच, अपारदर्शक काच तयार केली जाते.
काचेचा पर्यावरणावर होणारा परिणाम
- काच तयार करताना मिश्रण 1500 °C पर्यंत तापवावे लागते. यासाठी लागणाऱ्या इंधनांच्या ज्वलनातून सल्फर डाय ऑक्साइड, नायट्रोजन डायऑक्साइड, कार्बन डायऑक्साइड असे हरितगृह वायू बाहेर टाकले जातात. त्याचा परिणाम पर्यावरणावर होतो. काचेचे पुनर्चक्रीकरण चांगल्या प्रकारे होऊ शकते. ते केल्यास हा धोका टाळला जाऊ शकतो.
- काच अविघटनशील असल्यामुळे काचेच्या टाकाऊ वस्तूंचे तुकडे पाण्याबरोबर जलाशयात वाहून गेल्यास तेथील अधिवासावर याचा प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतो. तसेच या तुकड्यांमुळे सांडपाण्याची गटारे तुंबून समस्या निर्माण होऊ शकतात.