נוסח השאלה המלא: האם יש זכוכית או חומר אחר שנמצא במצב נוזלי בטמפרטורת החדר ולאחר מכן יתגבש?

נתחיל בהבהרה לשאלה: אין זכוכית נוזלית בטמפרטורת החדר. מצד שני, גם אי אפשר להגדיר את מצב הצבירה של זכוכית כמוצק מוחלט בטמפרטורת החדר, אלא כמעין נוזל-מוצק בעל צמיגות מאוד גבוהה, עד כדי כך שהוא נראה לנו מוצק.
הזכוכית היא תערובת של תחמוצת הצורן (SiO2, כ-70%), כלומר קוורץ – החומר שממנו עשויים גרגירי החול השקופים שבים), סודה לכביסה (Na2CO3, כ-)15%, סיד (CaO, כ-10%) ומרכיבים נוספים (כ-5%) על פי סוג הזכוכית. כולם יחד הותכו בטמפרטורה גבוהה ועורבבו יחד לתערובת. כפי שמוסבר בתשובה על יצירת גבישים,  כדי שחומר יתגבש מנתך דרוש קירור איטי, ואילו את הזכוכית מקררים באופן מהיר יחסית שלא מאפשר לחומרים המרכיבים אותה להתגבש. התוצאה היא שתמיסת החומרים שנוצרה קופאת ללא מבנה גבישי.
בעקבות זאת, אפילו בטמפרטורת החדר יש לזכוכית יכולת לזרום כמו נוזל. בחלונות זכוכית של כנסיות עתיקות מצאו כי החלק התחתון של החלונות עבה בהרבה מהחלק העליון, מאחר שבמשך כמה מאות שנים הזכוכית נזלה אט אט מהקצה העליון אל החלק התחתון של החלון כאילו הייתה נוזל לכל דבר. בסופו של דבר הזכוכית בחלק העליון של החלון הופכת להיות דקה כנייר והחלון נשבר.
עוד תופעה מעניינת שמתרחשת בזכוכית הוא שהיא עוברת תהליך של התגבשות מחודשת של המרכיבים שלה, אך התהליך מתרחש מאוד מאוד לאט. במוזיאון ארץ ישראל יש תערוכת קבע של כלי זכוכית שנמצאו בחפירות ארכיאולוגיות בישראל ובכלי הזכוכית הישנים מאוד אפשר לראות את תחילתו של תהליך ההתגבשות של הזכוכית חזרה למרכיביה, כשהזכוכית הופכת אטומה ומקבלת ברק דמוי פנינה.


כלי זכוכית מהתקופה הרומית, ניתן לראות את תחילתו של תהליך ההתגבשות בזכוכית.

מעריכים שזכוכית שתישאר בטמפרטורת החדר במשך מיליון שנה תתגבש חזרה למרכיביה (תחמוצת הצורן, סודה וסיד). כך שבמובן מסוים כל זכוכית היא חומר במצב נוזל (צמיג) בטמפטרטורת החדר, ועם הזמן היא תתגבש מחדש.
אבל יש גם חומרים אחרים, נוזליים ממש, שמתגבשים עם הזמן בטמפרטורת החדר. אחד מהם כולנו מכירים היטב – הדבש. דבש הוא תערובת של סוכרים ומים, תערובת שדומה מבחינה מסוימת לזו שממנה מורכבת הזכוכית. הסוכרים נוטים להתגבש לגבישים בטמפרטורת החדר, אבל מדובר בתהליך איטי שאורך בין כמה חודשים לכמה שנים. אם משאירים צנצנת דבש זכוכית במקום קריר למשך כמה חודשים אפשר לראות שהדבש שבה עבר תהליך של גיבוש והפך למוצק. חימום הדבש לטמפרטורה של 60-50 מעלות צלזיוס מחזיר אותו למצב נוזלי.


דבש (התמונות באדיבות ויקיפדיה)

חומר נוסף שנשמר במצב נוזלי בטמפרטורת החדר ויכול לעבור התגבשות מיידית הוא הנתרן אצטט, שמסוגל ליצור תמיסות ברוויית יתר בתוך מים ולהתגבש רק כשהוא פוגש בגביש אחר או בגרעין גיבוש.
אם התכוונת בשאלה לחומרים שנשארים במצב נוזלי בטמפרטורת החדר ולאחר מכן עוברים התמצקות (בלי קשר למבנה מיקרוסקופי גבישי, אזי יש המון פולימרים שהמונומר שלהם (המולקולה הבסיסית שמרכיבה אותם) הוא נוזל בטמפרטורת החדר. לאחר תגובת פילמור פשוטה, שיכולה להתרחש גם בטמפרטורת החדר בהשפעת אור חזק או כימיקל אחר, הופכים למוצקים. דוגמה לכך היא דבק אפוקסי (שני נוזלים שמתקשים כשמערבבים אותם), הסופר-גלו שמתקשה בחשיפה ללחות שבאוויר, או הפלסטיק פרספקס.

שימו לב: מידע חשוב נוסף ועידכונים נמצאים בפורום התגובות שבתחתית התשובה

עדכון לגבי זרימת זכוכית:
סדרת מחקרים שנערכו לאחרונה על זרימת זכוכית בחלונות (באנגלית) מעלה שמבחינה תיאורטית קצב זרימת הזכוכית בטמפרטורת החדר איטית עד כדי כך שיא אינה אמורה לגרום להפרשי העובי שנמצאו בחלונות עתיקים. לפיכך נטען שהפרשי העובי שנמצאו מקורם באופן ייצור החלונות בימיי הביניים, שגרם לאי-אחידות בעובי החלון, ולא בזרימת הזכוכית. כראיה לטענה זו הם טוענים שיש חלונות עתיקים שבהם החלק העבה יותר נמצא בכלל בצדדים, ואפילו בראש החלון.

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

10 תגובות

  • משי

    אלכוהול

    האם אני יכולה לגרום לאלכוהול,לדוגמא ויסקי לקפוא לחלוטין איכשהו?

  • עופרofer

    פולימר נוזלי

    ידוע לי שקיים פולימר נוזלי שמתקשה בחשיפה לתאורת UV, האם ניתן ליצור
    חומר כזה לבד?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תלוי מה הנגישות שלך לכימיקלים

    באמצעים ביתיים לא תצליח, אבל אם יש לך מעבדה כימית וידע בכימיה אורגנית, ונגישות לכימיקלים - כן.
    (בקיצור - עדיף לחפש מקור מסחרי).

  • שלי

    זכוכית כנוזל

    כפי שגם צוין בתשובתך, אם מוצאים כלים עתיקים בני אלפי שנים, זה מתנגש עם ההנחה שהזכוכית היא נוזלית שכן הם היו אמורים להעלם בסביבתם בפרק הזמן הזה.
    כיום ידוע, שההבדל בין עובי הזכוכית בתחתיתה לחלק העליון שלה בחלונות של כנסיות נובע מצורת ההכנה של החלון ולא מנזילה של הזכוכית.
    לדעתי, נכון יותר לתאר את הזכוכית כמוצק אמורפי ולא נוזל צמיג מאוד מאוד. חישובים מראים שעל מנת שזכוכית תזרום במידה ניכרת לעין, צריך לחכות כ-10 מליון שנה. ראו קישור:
    http://www.thefoa.org/tech/glass.htm
    ויש עוד כאלה ברשת.

  • אבי סאייג.

  • tomer

    liquidglass

    יש זכוכית נוזלית ועוד איך...רק צריך להיות מעודכן.... כנסו ל: www.ntsi.co.il
    ותראו

  • אבי סאייג.

    שמות

    נכנסתי לאתר – שים לב שצריך גם לקרוא את התוכן, ולא להתרכז רק בשם של המוצר(liquid=נוזל, glass=זכוכית).

    ציטוט מתוכו:
    "NP LiquidGlass הינה תמיסה המכילה מולקולות זכוכית (Si02) מזעריות המרחפות בתוך נוזל; אלכוהול או מים. לאחר היישום מתאדה הנוזל ונותרת שכבת הגנה המורכבת משרשרת מולקולות הנצמדת למשטח. שכבת ההגנה לא ניתנת להסרה באמצעים מכאניים או כימיים."
    תמיסה של זכוכית מומסת בתוך מים או אלכוהול זה לא זכוכית נוזלית מבחינה פיזיקלית / כימית (כמו שתמיסה של מי-מלח אינה 'מלח נוזלי') השם הוא בעיקר מסחרי.

    צריך לא להתבלבל בין תהליך של המסה: כמו שממסים סוכר או מלח בתוך מים, לבין תהליך של התכה (שהופך חומר מוצק לנוזל): כמו שעווה של נר שהופכת לנוזל כשמתחממת, כמו גבינה צהובה שניתכת על פיצה וכו'.
    בנוסף- כפי שכתוב בערך למעלה – בכל מקרה, אי אפשר להחשיב את הזכוכית (כל זכוכית) גם כמוצק מוחלט או כנוזל. מצב הצבירה של זכוכית הוא ייחודי.

    אבי

    ....

  • בטי

    האם זרימת הזכוכית תלויה בטמפרטורה?

    האם לאחר 200 שנה חלון במצרים יראה שונה מחלון בנורבגיה?
    כלומר האם החלק התחתון שלו יהיה עבה יותר והעליון דק יותר במצרים בגלל הטמפרטורה הגבוהה יותר?

  • אבי סאייג.

    P

    כן, זרימת הזכוכית (או מידת הצמיגות שלה) תלוייה בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר - הצמיגות נמוכה יותר, והזרימה גבוהה יותר (למשל ב-550 מעלות צלזיוס, זכוכית מסוג פיירקס כבר הופכת לחומר רך כמו מסטיק). כך שבאופן עקרוני חלון במצריים יזרום יותר מחלון בנורבגיה, אם כן באופן מעשי הבדל הטמפרטורה הממוצע הוא כל-כך קטן, כך שסביר שיהיה קשה לראות את ההבדל בעובי בעין.

  • אבי סאייג.

    עדכון לגבי זרימת זכוכית

    סדרת מחקרים שנערכו לאחרונה (לחצו כאן לכתבה מורחבת על זרימת זכוכית בחלונות (באנגלית)):
    http://www.glassnotes.com/WindowPanes.html

    טוענת שמבחינה תיאורטית קצב זרימת הזכוכית בטמפ' החדר כל כך איטית, שלא אמורה לגרום להפרשי העובי שנמצאו בחלונות עתיקים. הטענה היא שהפרשי העובי שנמצאו מקורם בכלל באופן ייצור החלונות בימיי הביניים, אשר גרם לאי-אחידות בעובי החלון, ולא בזרימת הזכוכית. (כהוכחה שהם מביאים - הם טוענים שישנם חלונות עתיקים בהם החלק העבה יותר של החלון נמצא בכלל בצדדים, ואפילו בחלק העליון).