thumb|De lichtbundel wordt gebroken door het glas. thumb|Structuurformule van het molecuul thumb|Romeins glas uit Pompeï, 79 na Chr.
Glas is een amorfe vaste stof. De bekendste verschijningsvorm is het kleurloze glas zoals het voor vensterglas en drinkglazen wordt gebruikt. Dit glas bestaat vooral uit de stof silica of siliciumdioxide SiO2. De formule van een enkel molecuul glas is SiO4, maar ieder atoom zuurstof is met twee atomen silicium verbonden en telt maar voor de helft mee. De verhoudingsformule van glas is daarom SiO2.
Hoewel glas geen kristalstructuur heeft, amorf is, is het, net als veel kristallen, doorzichtig en treedt er in glas, net als in kristal, lichtbreking op. Glas is opgebouwd uit ongeordende moleculen, die een isotrope, amorfe vaste stof vormen, oftewel het tegenovergestelde van kristallijn of kristal. Kristalliseren als synoniem voor het stollen van glas is daarmee eigenlijk niet juist.
Glas komt in de natuur voor als lavaglas, als obsidiaan en werd in die vorm al in de steentijd gebruikt voor dezelfde toepassingen als vuursteen. De vroegste sporen van glasfabricage komen uit het oude Egypte van omstreeks 1500 voor Christus, waar glas als glazuur op aardewerk wordt aangetroffen. In de eerste eeuw voor Christus is de glasblaastechniek ontwikkeld en werden glazen gebruiksvoorwerpen, die daarvóór uiterst schaars waren, meer algemeen.
Soorten De bekendste vorm van glas, in gebruik voor ramen, flessen, drinkglazen, vazen en dergelijke is een mengsel van silicaten. De belangrijkste grondstof daarvoor is kwarts of silica SiO2 meestal gewonnen uit zand. Silica is een zuur oxide, dat met water kiezelzuur kan vormen.
thumb|Kwartsglas
Kwartsglas Kwartsglas wordt uit silica in zuivere vorm van glas gemaakt. Ieder siliciumatoom in kwartsglas wordt door vier zuurstofatomen omringd, waarvan er op de afbeelding drie zichtbaar zijn. Het vierde zuurstofatoom ligt steeds boven of onder het siliciumatoom. In verhouding met andere soorten glas is kwartsglas moeilijk te bewerken dus duurder. Het heeft een hoog en vrij abrupt smeltpunt, boven 1700 °C. Kwartsglas wordt alleen voor speciale doeleinden toegepast, bijvoorbeeld in cuvetten die UV-licht doorlaten en voor ampullen die hoge temperaturen moeten kunnen doorstaan.
Kristalglas Een bekende glassoort, voor gebruiks- en vooral siervoorwerpen, wordt kristalglas of kortweg kristal genoemd, maar het is een glas. Het verschil tussen gewoon glas en kristalglas is gedefinieerd op basis van het loodgehalte. Glas met minder dan 4% loodoxide heeft de commerciële naam glas. Het Spaanse cristal betekent evenals vidrio gewoon glas.
thumb|Bergkristal
Bergkristal Net als kwartsglas bestaat bergkristal uit zuiver silica. Door de lange tijd die het kristalrooster heeft gekregen om zich te vormen, is het volmaakt of quasi volmaakt gekristalliseerd: het rooster bestaat uit regelmatige viervlakken SiO4, die in een driedimensionaal patroon zijn gerangschikt. Het is daarmee een kristallijne vaste stof en niet een glas. Van buitenaf is dat verschil niet goed te zien, maar in het diffractiepatroon is het verschil erg groot.
Ieder siliciumatoom in bergkristal wordt net zoals in kwartsglas door vier zuurstofatomen omringd, waarvan er op de afbeelding drie zichtbaar zijn. Het vierde zuurstofatoom ligt steeds boven of onder het siliciumatoom.
Commercieel glas Wegens de hoge verwerkingstemperatuur en de bijbehorende hoge verwerkingskosten, worden bij commerciële glassoorten verzachters toegevoegd zoals CaCO3 en Na2CO3. Deze gaan bij het smelten over in CaO en Na2O onder vorming van kooldioxide. De vermindering van het aantal dwarsverbindingen maakt het glas zachter en vermindert de glastemperatuur.
Gewoon glas bestaat maar voor 70% uit SiO2 en veel zachtmakers: 10% CaO, 15% Na2O, en wordt verwerkt op 700 °C. Wegens de samenstelling ervan noemt men het ook natronkalkglas. Het heeft een hoge thermische uitzetting en is daardoor niet geschikt voor toepassingen in een laboratorium. Daar wordt een glas met een bijzondere samenstelling, borosilicaatglas of het veel duurdere kwartsglas gebruikt. Die materialen zijn goed tegen snelle temperatuursveranderingen opgewassen.
Commercieel glas wordt in drie grote groepen verdeeld: vlakglas waaronder ramen, autoruiten, spiegelglas en draadglas. Autoruiten, met name de voor- en achterruit, zijn gemaakt van gelaagd glas. Dit bestaat uit twee op elkaar geplakte ruiten met daartussen een laag polyvinylbutyral PVB. verpakkingsglas of holglas waaronder flessen, drinkglazen, vazen en gloeilampen technisch glas waaronder glasvezel en glaswol
Voor het produceren van verpakkingsglas worden de volgende drie methodes gebruikt in glasfabrieken: Blaas/blaasproductie Pers/blaasproductie Persproductie Om deze holglasproducten de juiste vorm te geven worden glasvormen of glasmoulds gebruikt.
Fabricage Het meeste glas wordt gefabriceerd door aan het zure SiO2 basische verbindingen, zoals natrium- of kaliumhoudende carbonaten, toe te voegen. Zware metalen zoals lood, in kristalglas, worden ook toegepast. Glas is chemisch gezien dus een mengsel van silicaten Na-K-Ca-Mg-...-Si-O. Afhankelijk van de precieze samenstelling heeft het glas verschillende eigenschappen, bijvoorbeeld een ander smeltpunt, een andere brekingsindex, dispersie of een andere uitzettingscoëfficiënt. Omdat bij verwarming een glazen voorwerp door uitzetting kan springen, maakt men glas met een speciale samenstelling, boriumsilicaat, waar dit soort problemen minimaal zijn. Voor toepassingen in de optica, met name voor speciaal gecorrigeerde objectieven, worden glassoorten met zeldzame aarden of fluoriet gebruikt die een zeer lage dispersie hebben.
Geblazen glas Blazers laten een bol van glas verwarmen aan het einde van een riet, een holle metalen buis, en blazen in dit riet om het glas te laten uitzetten en zo een bolvormig element uit glas te krijgen.Mondgeblazen glazen. Gearchiveerd op 15 januari 2021. Naderhand rekt men deze bolvorm tot een cilindervorm uit, en snijdt men die cilinder overlangs. Dan kan men de cilinder platdrukken en heeft men een plat glasoppervlak. Deze productiemethode heet glasblazen en wordt ook gebruikt voor de massaproductie van flessen, bokalen en lampen in geautomatiseerde glasfabrieken.
thumb|Vertekening door glastrekken
Het glas wordt geblazen bij een temperatuur tussen 870 en 1040 °C. Soda-calciumglas kan nog worden geblazen bij een temperatuur van 730 °C. Nadien wordt het glas in een andere oven geplaatst van 500 °C. Dit gebeurt om het glas niet te snel te laten afkoelen waardoor het zou springen.
Getrokken glas Men maakt een bad van gesmolten glas, plaatst een rechte staaf horizontaal in de vloeistof en trekt deze staaf omhoog. Het glas is zo viskeus dat het de staaf zal meevolgen. Op deze manier wordt snel een plat glasoppervlak verkregen, hoewel dit niet perfect is. Oude ramen zijn vaak nog opgebouwd uit platen getrokken glas, dit is te zien door de zogenoemde trekstrepen: het glas is plaatselijk dikker en dunner, waardoor de ruit een vertekend beeld geeft. In Nederland werd in 1979 de laatste fabriek volgens dit procedé gesloten.
Eigenschappen van glazen Een groot voordeel van glazen is dat het isotrope materialen zijn, die geen korrelgrenzen vertonen. De isotropie en de relatief gemakkelijke vormbaarheid van een glas maakt het mogelijk om glasheldere doorzichtige voorwerpen te maken. Andere eigenschappen zoals sterkte en hardheid zijn ook vaak erg goed en bovendien te regelen door de samenstelling te veranderen. Daarnaast kan glas goed tegen bijtende stoffen. Een nadeel is dat glas breekbaar is. Voor polymere glazen is dat ook het geval, maar het is mogelijk om materialen te maken die zowel glasachtige delen en rubberachtige delen bevatten, waardoor men het beste van twee werelden krijgt, zowel de hardheid van het glas en de taaiheid van de rubber. Een goed voorbeeld daarvan is High-Impact Polystyrene.
Floatglas De float glass-methode is in 1952 door Alastair Pilkington uitgevonden: men giet het gesmolten glas boven op een bad van gesmolten tin. Pilkington The Float Process. Gearchiveerd op 29 september 2022. Het glas is lichter dan het tin, waardoor het erbovenop blijft drijven. Gesmolten metalen hebben een perfect vlak oppervlak en op deze manier is de onderkant van het glas perfect vlak. De oppervlaktespanning van het glas zelf zorgt voor een perfect gladde bovenkant. Het gegoten glas geeft een temperatuur van 1000 °C, terwijl het smeltpunt van tin rond de 232 °C ligt.Elsevier World Patent Organisation. Brief history of the flat glass patent, 4 juli 2014. Gearchiveerd op 22 februari 2022 De floatglasmethode wordt vooral gebruikt voor het maken van grote glasplaten, van 6,0 × 3,21 m. Het wordt toegepast in een continu gietproces: aan één kant wordt het vloeibare glas op het vloeibare tin gegoten, aan de andere kant wordt de gestolde glasplaat verder afgekoeld en in gewenste afmetingen gesneden. Men kan naar wens de dikte van de glasplaat variëren tussen 0,4 en 25 mm.
Momenteel wordt ongeveer 90% van alle glas volgens deze methode gemaakt. De enige Nederlandse glasfabriek die zo werkte was in Tiel. Hier produceerde men tot 2012 ruim 50 000 m² glas per dag, teruggerekend naar een dikte van 4 mm.
Er staan in België een paar floatglasfabrieken: een in Mol in de Kempen, waar 40 000 m² per dag wordt geproduceerd, vier in Moustier-sur-Sambre, 280 000 m² per dag, en twee in Jemeppe-sur-Sambre met een productie van 120 000 m² per dag, alles teruggerekend naar 4 mm dikte.
Glasovergang Wanneer een vloeistof voldoende snel wordt afgekoeld, ontbreekt vaak de mogelijkheid om te kristalliseren, doordat het materiaal de gelegenheid niet krijgt om groeikernen voor de kristalgroei te vormen. Bij het glaspunt of glastemperatuur, een temperatuur die meestal veel lager ligt dan het kristallijne smeltpunt ondergaat het materiaal dan een ander soort stollingsproces: een glasovergang. Bij beide vormen van stolling (glaspunt en vriespunt) gaan veel vrijheidsgraden van beweging verloren en kunnen de atomen van het materiaal niet meer vrij bewegen, maar alleen nog om een evenwichtspunt trillen. Het verschil tussen de twee overgangen is dat bij het vriespunt ook een ordening van de structurele eenheden van de stof plaatsvindt, wat bij een glasovergang achterwege blijft. Onder het glaspunt is het systeem een amorfe vaste stof, erboven een onderkoelde vloeistof. Het smeltpunt voor gewoon glas ligt rond de 520–600 °C.
Andere soorten Silicaten zijn zeker niet de enige materialen die een glasovergang ondergaan. We hoeven maar in de moderne huiskamer om ons heen te kijken. Veel van de kunststoffen die we daar aantreffen worden ook in de glasvorm toegepast. De kristallijne vorm is bij polymere kunststoffen zelfs eerder uitzondering dan regel.
Het is zelfs mogelijk om metaalglazen te maken. Daartoe moet de smelt echter wel zeer snel afgekoeld worden, omdat glasvorming vooral gemakkelijk optreedt wanneer de smelt viskeus (stroperig) is en dat is bij metalen niet zo. De benodigde ultrasnelle afkoeling wordt bereikt door een dun straaltje gesmolten metaal op een trommel te schieten die snel ronddraait en van binnen uit sterk gekoeld wordt. Het zo gevormde materiaal heeft allerlei interessante eigenschappen maar kan maar op kleine schaal en in dunne lagen worden vervaardigd.
Er wordt daarom naarstig gezocht naar legeringen waarvan de glasvorming wat minder moeizaam is en er zijn nu inderdaad een aantal materialen bekend waarvan ook in grotere massa metaalglazen te vervaardigen zijn.MRS Bulletin, vol 32, no 8, augustus 2007
Vloeistof of vaste stof