Cam
sözlüklerde soğuk bir ifadeyle ‘amorf bir nesne’ olarak tanımlansa da, elmas
kadar parlak, opal kadar ateşli, gökkuşağı kadar renkli, örümcek ağı kadar
hafif ve narin ya da 20 ton ağırlığında bir ayna kadar büyük, yumurta kabuğu
kadar kırılgan, ya da çelik kadar sert olabilir. Doğrusunu söylemek gerekirse
cam ‘alışılmadık’ bir malzemedir. Camsız bir dünyayı düşünmek bilim ve
uygarlığın olmadığı bir dünyayı düşünmekle aynıdır. Günümüzde bilim zamanı
ölçmek için kum saati, hastalıklara sebep olduğuna inanılan kötü ruhlardan ya
da bakışlardan korunmak için nazarlık kullanmaktan çok ileridedir. Cam, bilim
yolculuğunun her adımında ona eşlik etmiştir.
Camın keşfi tarih sayfalarında kaybolmuştur, fakat 4000 yıl kadar öncesine
dayandığı biliniyor.
Yüzyıllarca cam, takıda, mücevherde, yer ve duvar mozaiğinde kullanıldı. Camın
kullanım amacının genişlemesi, cam üflemeciliğinin icadıyla gerçekleşti. M.Ö.
20’de bu yeni cam üretme yönteminin kullanılması endüstriyel bir devrim yarattı
ve camın lüks malzeme üretiminden işlevsel malzeme üretimine kaymasını sağladı.
Pompeii, M.S. 79’da mahvolduğunda, ardında bu devrimle ilgili kanıtlar bıraktı.
Üzeri kaplanmış cam ürünlerin kalıntıları cam üretiminin çok gelişkin bir
noktada olduğunu ve pencere camının artık iyi kalitede üretilebildiğini
gösteriyordu. M.S. 330’lu yıllarda Roma İmparatoru Konstantinapol cam
üfleyicilerini Konstantinopolis’e (şimdiki adıyla İstanbul’a) göndermişti.
Bizanslı cam işçileri renkli cam ve mozaik üretiminde ustalaşmışlardı; boyalı
pencere camları ilk bu dönemde ortaya çıktı. Kaynağı ne olursa olsun cam sanatı
Fransa’ya ulaştıktan sonra, kullanmaya başlayanların sayısı oldukça arttı.
Ortaçağın karanlık dönemlerinde cam endüstrisi İslam Dünyasında canlandı. Daha
sonra Venedikli üreticilerle Avrupa’da tekrar önem kazandı.
M.S. 1159’da St. Marcus Katedrali inşaa edildiğinde tüm binanın İncili anlatan
cam mozaikle kaplanması 250 yıl sürdü. Aynaların cıva ile sırlanması 1369’da
gerçekleşti. 1700’lerde Venedik’te 300 cam mozaik üretim atölyesi ve fabrikası
mevcutken, 19. yy’da sadece 1 tane kalmıştır. Bu mozaik devrinin1600’lerde
kömürün odundan daha çok ısı verdiği ve cam üretiminde yakıt olarak
kullanılmasının daha çok işe yarayacağı anlaşıldı. Cam işçiliği yapan herkes
cam sanatında ustaydı. 19yy’da cam üretimindeki mekanikleşmeyle, pencere camı
boyutları büyüdü. 19. yy sonlarında camın ancak kimyasında gelişme kaydedildi.
Alman bilim adamları bu dönemde optik aletler için yeni camlar geliştirmeye
çalışıyorlardı. 20. yüzyılın ilk yarısına cam üretimindeki ve kullanım
alanındaki gelişmeler nedeniyle ‘Cilalı Cam Devri’ denilebilir
1903’te Michael Owens ilk cam üretim makinesini icat etti. Bugün, cam iplik
haline bile getirilebiliyor. Bir cam iplikçiği bir insan saçının 1/15’i kadar
inceltilebilir. Bu da yarım kilo camla ekvatoru çevreleyebilmek anlamına
gelir.
Birçok sayıdaki kimyasal madde (boraks, soda gibi) sıvı camda, camın
sertleşmesi gibi çeşitli özelliklerin cama katılması için kullanılır. Belli bir
karakterdeki camın oluşumu camın soğutulma hızına bağlıdır ve atomlar arası ya
da atom grupları arasındaki karışık bağ yapılarına (Kovalent ve iyonik bağlar)
ihtiyaç duyar. Bireysel atomlar Ôkristal kafes’ diye bilinen düzenli 3 boyutlu
diziler meydana getirdiğinde, kristaller oluşur. Fakat cam, sıvı haldeyken
soğumaya başladığında, rasgele bir ağ oluşturur. Camın oluşumunda yer alan asıl
parçalara, bu durumda ağ oluşturucuları diyebiliriz. İyonlar bu ağın bazı
bölgelerine sızarak, ağ yapısını yeniden düzenlerler ve böylece camın iyonlara
bağlı olan özellikleri ortaya çıkar. İyonlara ağ düzenleyicileri denmesinin
sebebi budur. Camın kimyasal dayanıklılığı, diğer bilinen malzemelerden çok
daha fazla ve geniş bir yelpazededir. Ayrıca mekanik dayanırlığını da
kurşungeçirmez camların varlığı kanıtlar. Kurşungeçirmez camların yapısında
polikarbonat vardır vecamın bir santimetre kalınlıkta olması kurşun
geçirmemesi için yeterlidir.
Camlar kimyasal içerikleri bakımından çeşitlilik gösterirler. Camın
bileşiminde periyodik tablodaki birçok element bulunabilir; fakat ticari olarak
üretilen çok çeşitteki camlar üç ana gruba ayrılırlar: soda-kireç, kurşun ve
borosilikat camı.
Soda-kireç camı fiziksel ve kimyasal özelliği bakımından görünür optik ve
uygulamaları için çok uygundur. Ayrıca, soda, camın işlenme sıcaklığını
düşürdüğü için, maliyeti de azaltır. Sodasız cam saf camdır, saf malzemelerin
işlenme sıcaklıkları yüksek olur. O dönemde cam elde etmek için yeterli ateşi
yeterli sıcaklığa çıkarmak için odun ya da kömür yeterli değildi. Yani soda
olmasa idi camın keşfi bin ya da iki bin yıl ertelenebilirdi. Anadolu’da sodalı
camın kullanılması çok eskilere dayanır. Sümer tabletlerinde sodaya naga
deniyordu. İlk dönemlerde, soda elde etmek için, soda oranı çok olan uhulu
ağacının (Akad dilinde aban u hu li diye geçer) küllerinden ya da Van gölünün
sodalı suyundan yararlanılıyordu. Renksiz türleri görünür ışığı çok iyi
geçirdiği için pencere camlarında Romalılardan beri kullanılırlar. Pencere
camları ilk olarak, merkezkaç etkisi yaratılarak döndürülerek yapılıyordu. Daha
sonra üfleme tekniğinin keşfi ile cam, şişirilerek silindir haline
getirildikten sonra, silindirin yan yüzeyi kesilerek elde edilen pek de düzgün
olmayan pencere camı, diğer tekniğin sağladığı boyutlardan daha büyük oluyordu.
Flotal cam dediğimiz cam da sıvı kalay yüzeyinde yüzdürülerek elde ediliyor.
Flotal cam tüm diğer camlardan çok daha düzgün bir yüzeye sahiptir.
Soda-kireç
camının başlıca dezavantajı yüksek ısıl genleşme özelliğine sahip olmasıdır;
yani ısıtılınca yapısal olarak genişlerler. Silika ısıtılınca fazla genişlemez;
fakat sodanın eklenmesi genleşme özelliğini dramatik bir biçimde artırır; genel
olarak, soda ne kadar fazlaysa, sıcaklık değişimlerine karşı camın direnci de o
kadar düşüktür. Soğuk günlerde ince belli çay bardağınıza sıcak çay doldururken
cam üzerinde ısıl şok yarattığınız için bardağınız çatlayabilir.
Kalsiyum oksit yerine kurşun oksit ve sodyum oksitin yerine potasyum oksit
kullanılması, kurşun camı olarak bilinen cam türünü oluşturur. % 24 PbO içeren
camlar, kristal cam diye bilinen cam türünün içinde yer alırlar. Kurşun camı
göreceli yumuşak yapısı nedeniyle işlenebilir ve yüksek kırılma indisine
sahiptir. Daha fazla kurşun oksit içeren camlar (%65) radyasyon perdeleme
camları olarak kullanılabilirler, çünkü kurşunun, bilindiği gibi gama
ışınlarını ve değişik formdaki zararlı radyasyonu emebilme yeteneği
vardır.
Borosilikat camı % 70–80 silika ve %7–13 bor oksitten ve az miktarda alkali
(sodyum ve potasyum oksit) ve alüminyum oksitten meydana gelir. Borosilikat
camı düşük alkali içeriği ve kimyasal ve ısı şoku dayanıklılığı ile karakterize
edilir; bu yüzden, Pyrex diye bildiği cam mutfak malzemelerinde
kullanılır.
Borosilikat camı suya, asitlere, tuz çözeltilerine, organik maddelere ve
halojenlere (klor ve brom) yüksek düzeyde dayanıklılık gösterir. Göreceli
olarak alkali çözeltilerine karşı da dayanıklıdır. Sadece hidroflorik asit,
yoğun fosforik asit ve güçlü alkalin çözeltileri, yüksek sıcaklıklarda kabın
yüzeyinde bozulmaya yol açarlar.
Cam stabil yapıdadır. Mükemmel bir kimyasal terkibe sahiptir. Işığın tamamına
yakın bir kısmının içinden geçmesine izin verir. Çok az bir kısmı ön ve arka
yüzeyden yansıma yoluyla kaybolur. Bu yansımalar Antirefle kaplamalarla
önlenir. Işığın camdan geçmesi sırasında kimyasal yapısında bir değişme olmaz.
CAM ve UV RADYASYONU
Gözlük camlarının her iki yüzeyi polisaj yapılmak suretiyle parlatılır. Bu
işlem parlak homojen bir görünüm almasını sağlar. Konveks camlar taban tabana,
konkav camlar tepe tepeye prizma sistemidir. Bu şekilde üretilmeleri camlara
optik bir sistem olma özelliği kazandırır. Işık prizmada daima tabana doğru
kırılır. Konveks lensler paralel gelen ışığı camdan geçtikten sonra bir odak
noktasında toplar. Konkav camlar paralel gelen ışığı hiçbir zaman bir fokus
noktasında birleştiremezler. Gözlük camların üretiminde hammadde olarak
günümüzde plastikler kullanılmaktadır. Cama göre %50 daha hafif olan organik
camlar zor kırılır ancak çabuk çizilir ve stabil yapıda değildir. Gözlük
camları ile ilgili araştırmalar henüz bitmemiştir. Cam ve organiklerin ortak
özelliklerine sahip bir ürün elde edilene kadarda bilimsel çalışmalar ve
araştırmalar yirmi birinci yüzyılda da sürecektir.
Modern gözlük camları insanların birçok sorununu çözmek için reçetelendirilir
ve önerilir. En çokta refraksiyon kusurlarının düzeltilmesinde kullanılır.
Gözlük refraksiyon kusurlarını düzeltmede kullanılan optik bir sağlık
gerecidir. Cam güneş ve emniyet gözlüğü olarak ta kullanılır.
Kısa dalga boylu UV ışınları gözle görülmez enerji bakımından da daha yüklü
oldukları için canlı dokuların zamanından önce yaşlanmasına neden olur. Beyaz
gözlük camlarının UV-A (280-315nm)ışınlarının tamını UVB (315-380nm) dalga
boyunun %45–50 sini tutması gerekir. Daha yüksek oranda UV tutan camlarda
piyasada mevcuttur. nm(nanometre )milimetrenin milyonda bir büyüklüğünü ifade
eder.
Dünyadan 93 milyon mil uzaktaki bir ateş topu olan güneş yaşadığımız ortamdaki
bütün hayatı desteklemektedir. Ancak hayat veren bu ışınlar aynı zamanda
tehlikeleri de içermektedir. Güneş tarafından dünyaya gönderilen temel tehlike
(ULTRAVİOLE) formundaki radyasyon kısaca UV radyasyonudur. Ultraviyole
radyasyonu ,solar enerjinin bir komponenti olmakla beraber ,kaynak makineleri
,lazer gibi yapay kaynaklardan da yayılabilir.
UVC radyasyonu dünyanın ozon tabakasında absorbe edilir. Bu nedenle Dünyada
tehlike derecesinde mevcut değildir. UVA ve UVB radyasyonları Dünya yüzeyine
ulaşırlar. Bu iki ayrı dalga boylu radyasyonun göze ve görmeye uzun veya kısa
süreli olumsuz etkileri olduğundan korunmak gerekir. UV radyasyonuna uzun süre
maruz kalınması daha tehlikelidir. Birçok bilimsel araştırma az miktardaki UVB
radyasyonuna uzun yıllar boyu maruz kalınmasının gözde katarakt gelişimini
artırdığını, retinada görmeyi sağlayan zengin sinir liflerin tahribine neden
olduğunu göstermiştir.
UV radyasyonunun etkileri kümülâtiftir. Bunun anlamı, gözün UV radyasyonuna
maruz kalma süresi uzadıkça gözde, yaşamın ileri aşamalarında katarak gibi
durumların gelişme risklerinin artacağıdır. Bu sebeple alanlarda çalışırken yahut
açık alan sporlarına katılırken veya yürüyüş yaparken, etrafta gezip dolaşırken
güneş altında bir iş yaparken, gözü iyice koruyacak kaliteli bir güneş gözlüğü
ve geniş bir sperlikli bir şapkaya ihtiyaç olacaktır.
Kaliteli bir güneş gözlüğü %99–100 oranında UVA ve UVB radyasyonunun
önlemelidir. Rekli görmeyi iyi sağlamalı ve distorsiyonlara sebep olmamalıdır.
Her renkte güneş gözlüğü bulunmasına rağmen Gri, Yeşil ve Kahverengi tercih
edilmelidir.
En etkili koruma sağlayan renkleri, genellikle kullanıldığı ortamlara göre
seçmek gerekir.
Deniz, gökyüzü ve karlı ortamlarda koyu gri, füme
Orman yeşil alan bahçeli ortamlarda, Yeşil
Çöl, çıplak arazi, dağ, beton, asfalt, aydınlık iç mekânlarda şehir içi, plaj,
koyu kahve
Etrafınızda
bulunan kullandığımız hemen her nesnede biraz cam vardır. Yani camı kullanırız,
görürüz, ya da cam yardımıyla görürüz.
Kaynaklar
Özgür Ergin
Konu Danışmanı: İnci Gökmen
Prof.Dr. ODTÜ Kimya Bölümü
Bilgin, A. Şafak C., H.Ü.Eczacılık Fakültesi Farmasötik Kimya Laboratuvar
Çalışmaları, 1996
Carberry, E. Glassblowing, MG’s Publishing,1994
Diamond, F. The Story of Glass, New York, 1953
Scholes, S. R. Modern Glass Practice, Massachusettes, 1974
Teknikcam Cam Laboratuvar Malzemeleri Üretim Katoloğu, 1983
Tez, Z., Kimya Tarihi, V Yayınları, 1986
Gözlerin UV Radyasyonundan Korunması(Nejat KAYIN)
Practical Aspects Ophtlalmic Optics(Margaret Dowaliby, O.d. Prof.)
Taylan KÜÇÜKER
Eczacı Gözlükçü