Redoxreaktionen in Gläsern

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Die optische Transmission von Gläsern sowie der Wärmetransport in Schmelzen hängen ganz wesentlich von polyvalenten Elementen und ihrem Redox-Zustand ab. Bei Anwesenheit von mehr als einem Redoxpaar können sich Redoxgleichgewichte beim Abkühlen der Schmelze verschieben. Dann sind die Redoxverhältnisse im Glas nicht mehr mit denen in der Schmelze identisch. Bei hohen Temperaturen (von mehr als 200 K oberhalb der Glasttransformationstemperatur) ist die Reaktion im Gleichgewicht und bei Temperaturen von mehr als 100 K unterhalb der Glastransformationstemperatur kinetisch eingefroren. Bei Temperaturen um die Glastransformationstemperatur hängt die Lage des Gleichgewichts und somit die optische Transmission von der Zeit ab. Zunächst sollen Gläser mit mehreren Redoxpaaren (Kupfer/Antimon und Chrom/Mangan) temperaturabhängig mit Hilfe der UV-vis-NIR Spektroskopie untersucht werden. Hieraus wird die Verschiebung des Gleichgewichts sowie die Einfriertemperatur bestimmt. Im Temperaturbereich um und unterhalb der Glastransformationstemperaturen werden dann zeitabhängige Messungen durchgeführt und die zugehörigen Redoxrelaxationszeiten bestimmt. Hieraus werden dann Geschwindigkeitskonstanten und ihre Aktivierungsenergien berechnet. Es soll auch ermittelt werden, ob ein Zusammenhang zwischen den Aktivierungsenergien der Redoxreaktion und den Aktivierungsenergien des viskosen Fließen besteht. Hierzu sollen die o. g. Untersuchungen in verschiedenen Glaszusammensetzungen mit sehr unterschiedlichen Viskositäts/Temperatur-Abhängigkeiten durchgeführt werden. Es sollen theoretische Modelle entwickelt werden, die die Beschreibung von Redoxreaktionen in Gläsern in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit erlauben. Die Ergebnisse sollen einen Beitrag zum besseren Verständnis der Farbgebung in Gläsern liefern und zur besseren Kontrolle der Farbgebung. Besonders wichtig ist hierbei, dass die Redoxrelaxation eine genaue Einstellung der optischen Transmission durch gezieltes Tempern der Gläser ermöglicht.