Ateşle yoğrulan kum:
C A M
İnsanoğlunun keşfettiği en eski sentez ürünü...
Bize yiyeceklerimizi saklamaktan dekoratif kullanıma kadar binlerce olanak sağlayan cam, günlük hayatımızın vazgeçilmez bir unsuru olmayı sürdürüyor...
Focus - Mart 1997 İrfan UNUTMAZ
Dağlar aktı
Deborah, ülkesini baskılardan kurtarmak için düşmanlarına savaş açarken tanrıdan fiziksel yardım dilemişti. Yehova, inanılmaz bir fırtınayla birlikte Sina Dağı'ndan aşağı inip "dağları harekete geçirdi". Kenanlılar dehşete düştüler; 900 kadar demir savaş arabası çamurlara saplanmış ve orduları yok olup gitmişti... Tevrat'ın Hakimler Bölümü'nün 4. ve 5. kısımda adı geçen Deborah, binlerce yıl önce yaşamış bir kadın peygamber, aynı zamanda da bir yargıçtı. Onun yakarışıyla Yehova'nın dağları hareket ettirmesi, anlatımını Tevrat'ta şöyle buldu: "Gökyüzü damladı, dağlar aktı, toprak titredi..." Daha sonra din bilginleri bu sözlere şu yorumu getirdiler: "Yeteri kadar sabredersen herşeyin aktığını görürsün..."
Dikkat cam eşyalar sıvı halde sürekli akıyor
Binlerce yıldır beraber yaşadığımız "cam", oda sıcaklığında bile gerçek bir sıvı ve sürekli akıyor. Ancak bu akış öylesine yavaş ki, belki ayda birkaç molekül düzeyinde... Bir cam eşyanın bütünüyle akmış olarak gözlenmesi birkaç milyon yıl gerektiriyor. Bilinen en eski insan yapısı cam birkaç bin yıllık olduğuna göre, insanlık henüz bir "cam akışı" deneyini yaşamadı. Fakat bilimadamları, camın bu kritik özelliğine Tevrat'tan esinlenerek "camın Deborah sayısı" dediler. Bu sayı cam için 1 olarak kabul edildi ve "moleküler gerilimlerin gevşeme süresi"nin, "gözlem süresi"ne bölümü ile formullendirildi.
Cam katı mı, sıvı mı?
Doğadaki tüm maddelerin "katı", "sıvı" ve "gaz" olmak üzere üç halde bulunduğunu hepimiz biliyoruz... Bu durum, maddelerin içindeki moleküllerin enerji ve hareketlerine bağlı; çünkü moleküller, gaz durumunda ısının etkisiyle birbirinden uzak ve çarpışır durumda; sıvı durumda birbiri üstüne yığılmış ve düzensiz; katıda ise düzenli ve birbirine yapışık bir yapıda diziliyorlar. Oysa camda, "sıvı ve katının birlikteliği" denilebilecek bir yapı var. Camın düzensiz moleküler yapısı tam bir sıvı özelliği gösteriyor. Yaşadığımız ortamda cam bir katı gibi davranıyor ve deneyler de bunu kanıtlıyor. İşte, bu ilginç durumun tek bir açıklaması var; o da "sıcaklık"...
Camın temel hammaddesi olan "silika"nın (SiO2), yüksek ısının etkisiyle ergimiş halde olduğunu düşünelim. Isı yavaşça düşürüldüğünde, ergimiş haldeki SiO2, önce "cam dönüşüm aralığı" denilen bir düzeye geliyor ve pelteleşiyor. Yavaş soğutmaya devam edildiğinde pelte, bir donma ya da kristallenme noktasında katılaşıyor. Bu yavaş soğutma nedeniyle SiO2'nin molekülleri düzene giriyor ve cisim gerçek olarak katı halde bulunuyor. Ne var ki, ortaya çıkan madde kristal yapıda ve katı halde bir madde olmasına rağmen asla "cam" sayılmıyor.
Eğer sıvı haldeki SiO2, cam dönüşüm aralığından sonra, hızlı bir biçimde soğutulursa, elde edilen maddenin molekül yapısı düzensizleşiyor. Bu durumda gerçek bir sıvı kategorisine giren maddenin adına da "cam" deniyor. Dönüşüm aralıklarını sıcaklık değeri olarak vermek gerekirse; 1800 C'da ergimiş SiO2 yavaş soğutulursa 1650-1700 dereceler arasında hemen kristalleniyor. Ancak sıcaklık, 1800 C'den ani bir düşüşle 1450 C'ye indirilirse, ergimiş SiO2 "kristallenme"den "camsı faz"a geçiyor.
Cama biçim veren ateş...
Eritilen cama her türlü biçimi vermek mümkün... Biçim vermek için ya üfleniyor ya da kalıplar kullanılıyor. Burada esas olan, camın soğuma süresini çok iyi ayarlamak... Aksi takdirde cam saydamlığını yitiriyor...
Bilinen cam, kimyasal olarak inorganik bir madde...
Tabii, camın organik yapıda olanı da var. Bu da herkesin çok iyi bildiği ve gerçek bir organik cam olan "akide şekeri".. Organik cam, akide şekeri olarak yenmesinin dışında sinema endüsrisinde de kullanılıyor. Günümüzdeki vurdulu kırdılı filmlerin aktörleri sık sık bir yumrukta pencere ya da vitrin camını kırıp geçerek arka tarafa düşebiliyorlar. Hem de hiç bir yerleri yaralanmadan... Kuşkusuz, bu aktörlere bu kolaylığı sağlayan, bilinen inorganik cam değil; organik yapılı gerçek akide şekeri camı...
Camla ilgili "tuhaflıklar" bunlarla bitmiyor
Türkiye'nin önde gelen kuruluşlarından Şişecam'ın uzmanlarından Reha Akçakaya, "Yüksek ısılarda oluşmasına rağmen, bu yapısıyla camın kimyasal bir bileşim olmadığı"nı söylüyor. "Cam, yalnızca fiziksel bir karışım... Öyle ki, camlaşmadan sonra soğutma çok yavaş biçimde devam ederse, elde edilen cam tekrar kristallenip SiO2 biçimine geri dönüyor. Çünkü, yüksek ısıya rağmen kimyasal bir tepkime oluşmuyor. Ancak, her iki madde de sınırsız oranlarda karışıyorlar. Suyla alkol karışımı gibi... Tabii, farklı bir ısıyla her ikisini de birbirinden kolayca ayırmak da mümkün..."
Bin bir türlü cam (Kimya sevmiyorsanız alt başlığa geçinJ)
Çok geniş ve karmaşık bir yelpaze içinde değerlendirilen camı, molekül yapısına göre sınıflamak da olası... İlk ve en büyük küme, herkesin cam diye bildiği ne varsa içine girdiği grup; "oksit camları"... Buna günlük dilde "soda-kireç camları" da deniliyor. Bir diğer deyişle, soda (Na2O) ile kirecin (CaO) dilsel bir bileşimi... Diğer bir büyük grup da "kalkojen camlar" adıyla anılıyor. Kullanımı, ileri teknoloji ve tıp alanında görülen cam türleri bunlar... Arsenik-kükürt, arsenik-selenyum. germanyum-selenyum gibi elementlerin bileşiklerinden oluşuyorlar. Periyodik sistemde "oksijen grubu" olarak bilinen "kalkojenler"in, "selen-telluryum" karışımıyla yaptığı cam lif, kalp ameliyatlarında damardaki yağı eritmek için kullanılıyor. Damara sokulan bu optik elyafın özelliği "kızılötesi" ışığı iletebilmesi...
Bir sonraki grup, "nitrür camları"... Silisyum, oksijen yerine azot (N) ile birleştiğinde ortaya çıkan cam (ya da seramik), alışılmışın dışında son derece sert ve dayanıklı oluyor. Buna neden olarak, azotun moleküler düzeyde, oksijene göre çok daha güçlü bir ağ yapı oluşturması gösteriliyor. Fakat, oksit camların oksitlenmeye karşı önemli bir direnci olmasına karşın, nitrür (azot) camların yüksek sıcaklıklarda oksitlenme olasılığı beliriyor. Diğer bazı cam türlerine gelince... Bu alan, cam biliminin en uç noktaları olduğundan, "hidrojen bağı camları", "halojen camları" ve "element camları" gibi diğer türler çoğunlukla laboratuvar araştırmaları düzeyinde yorumlanıyor.
Camın ayrıca plastiklerle de bir benzerliği var
Cam, ipliksi bir moleküler dizilişe sahip olduğundan, polimer bir madde olarak kabul ediliyor. Aynı polimer özellik plastikte de var. Plastik de belli sıcaklıklarda cam gibi davranıyor; onlar da "cam dönüşüm noktası" denilen bir sıcaklık noktasına sahip... Dahası, optik plastiklerin ışığı kırma davranışı camla aynı... Günümüzde birçok optik aletin mercekleri, camla benzer özellikler gösterdiği için plastikten yapılıyor. Cam, işte böyle bir madde... Bu nedenle cambilimciler, camın tanımı ve yapısı konusunda belli bir söz birliğine varamıyorlar.
Volkanik kökenli doğal bir cam olan "obsidyen"
Volkanik kökenli doğal bir cam olan "obsidyen"in, M.Ö. 75.000'lerde Prehistorik el baltası olarak işlendiğini ve yine M.Ö. 10.000 ile 2000 yılları arasında, Mezopotamya'da cam üretilip üflendiği biliniyor. Cam seramikler konusunda Türkiye'de uluslararası düzeyde çalışmalar yapan Prof.Dr. Lütfı Öveçoğlu, bu maddenin, 18. yüzyıla kadar el sanatçılarını ilgilendiren bir malzeme olduğunu söyleyerek, "Sanayi devriminden sonra makineleşmenin artması nedeniyle bu alanda hızlı ve yoğun bir üretim yaşandı. O dönemde yapılan bilimsel buluşların da buna ayrıca katkısı oldu. Örneğin, Edison'un yeni bir ışık kaynağı olarak ampulü bulması, cam ampul üretimine büyük katkılar sağladı" diyor.
Kısaca camın tarihi gelişimi
Bir rastlantıdan doğdu, bütün dünyaya egemen oldu...
Camın kimler tarafından bulunduğu konusu bugün bile tartışmalı... Ama bugün bile, bu mucize maddeyi bir tesadüf sonucu Fenikeliler bulduğuna inanılıyor.
M.Ö. 3000 yıllarında bir Fenike gemisi, mumyalama işleminde kullanılan doğal sodyum karbonatı Mısır'a taşırken Akdeniz'de fırtınaya tutulmuş ve bir adaya sığınmıştı. Gemiciler, ısınmak için ateş yakmaya çalışırken, doğal sodyum karbonat ve kum, sıcaklığın da etkisiyle birbirine karışmış ve ortaya saydam bir madde çıkmıştı...
Camın mucidi her ne kadar Fenikeliler olarak kabul ediliyorsa da, bu maddeden yapılmış en eski arkeolojik kalıntılar Eski Mısır'a ait... Bunlar M.Ö. 2700 yılından kaldığı tahmin edilen cam vazolar... Oysa, Roma İmparatorluğu'na kadar camdan sadece kolyeler üretilmişti. Romalılar ise bu maddeden vazo, bardak ve sade cam yaptılar. M.S. I. yüzyılda, bugün cam üretiminde kullanılan üfleme tekniği geliştirildi. Orta Çağ boyunca bu teknik ve boyama yöntemleri özellikle İtalya'nın Murano ve Çekoslavakya'nın Bohemya bölgelerinde çok ileri boyutlara vardı. Kurşun katkısıyla elde edilen "kristal" ilk kez 1675 tarihinde İngiltere'de keşfedildi. Aynı dönemde Fransa'da Başbakan Colbert, seri halinde cam üretimi için emir vermişti. Bu yüzyılın başlarında cam sanayinin hızlı gelişimi, "sanayi camı" ile "camcılık sanatı" arasında derin uçurumlar yarattı. Cam sanayiinde seri üretime ve standartlaşmaya ilk kez Fransa'da geçildi. 1860 yılında, bu ülkede 100 milyon cam bardak satılıyordu. Üstelik bunların tümü üfleme tekniğiyle elde edilen cam bardaklardı... Camcılığın gelişmesiyle birlikte, üretilen eşyaların sergilendiği büyük gösteriler düzenlendi, ilk "Uluslararası Cam Sergisi" 1900'de Fransa'da açıldı ve Emile Gaile, Henry Cros ve Rene Lalique gibi cam ustaları en mükemmel yapıtlarını sergilediler...
Türk cam sanatı ve Beykoz camları...
Sultan III. Murad zamanında, Nakkaş Osman tarafından hazırlanmış, yaklaşık 1585 yıllarına ait "Sürname-i Hümayun" adlı eserde yer alan minyatürler incelendiğinde, padişah huzurunda yapılan geçit törenlerinde camcı ve şişeci esnafın yer aldığı görülüyor. Geleneksel Türk-Osmanlı camcılığının temelini oluşturan cam atölyeleri, 1610'lu yıllardan itibaren, İstanbul çevresi olarak bilinen Eğrikapı, Balat, Ayvansaray ve Bakırköy atölyelerinde toplanmıştı. Bu atölyelerde yurt dışından sultan tarafından getirtilen yabancı ustalar da çalışmışlardı. Sultan I.Mahmut (1730-1754) döneminde Fransa'dan billur ustaları getirilmiş, İstanbul'da bulunan cam atölyelerinde billur eserler yaptırılmıştır.
19. yüzyılın başlarında ise Osmanlı cam sanatında yeni bir gelişme gözlendi. Mehmed Dede isimli bir Mevlevi, Sultan III. Selim (1789-1809) tarafından cam sanatını öğrenmek ve bilgisini geliştirmek üzere İtalya'ya gönderildi. Bu kişi bir süre orada çalıştıktan sonra İstanbul'a geri döndü ve Boğaz'ın Anadolu yakasındaki Beykoz ilçesinde bir cam atölyesi kurarak cam eşya üretimine başladı. Zaman içinde buna ek olarak, Paşabahçe, Çubuklu ve İncirköy civarında da pek çok irili ufaklı atölye kuruldu ve çeşitli eşyalar üretildi.
İşte, bu imalathanelerde üretilmiş camların hepsine birden "Beykoz işi cam eşya" ya da "Beykoz camları" diyoruz. Beykoz işi cam eşyanın (kase, şekerlik, daldırma gibi), tutamaç kısımlarının bazısı Mevlevi sarığı biçiminde olduğu gözleniyor. Bu özellik, "cam ustası Mevlevi Mehmed Dede'nin Beykoz işi cam eşya üzerindeki etkisi" olarak değerlendiriliyor. Beykoz camcılığı, her ne kadar, yabancı ülkede öğrenilen teknik ve bilgilerin ya da bazı yabancı cam ustalarının ülkemizdeki çalışmaları ışığında gelişim göstermişse de, zaman içinde üretilen cam eşyanın Türk sanat ruhunu, naifliğini ve estetiğinin yanısıra, ülkenin temel kültürünü yansıttığı da biliniyor. "Beykoz Camları" Yapı ve Kredi
Geleceğin maddesi: Cam seramikler
Geleceğin maddesi olarak yorumlanan cam, ihtiyaçların ve teknolojinin gelişmesiyle artan biçimde, kendine yeni kullanım alanları yaratıyor. Cam seramikler de bunlardan biri... Lütfı Öveçoğlu, cam seramiği "Kristalleşmesine izin verilmeyen ergimiş camın içine çok küçük miktarda 'oksit' maddeler atılarak, camın mikro yapısının, ama bu kez kristalleştirilerek değiştirilmesi sonunda elde edilen yeni madde" olarak tanımlıyor. Bu konuda dünyadaki en iddialı kuruluş, USA Corning Glass fırması. Cam seramik, LiO2, alümina ve SiO2 üçlü sistemi içine iki tane oksit katkısı koyularak üretiliyor. Bu ürünler hem yüksek hem de düşük ısılara dayanıklı malzemeler olarak yoğun biçimde mutfak eşyalarında kullanılıyor. Bu eşyalar fırından çıkartılıp buzdolabına yerleştirildiği halde çatlamıyorlar.
Cam seramikten neler yapılıyor?
Sözkonusu madde, genel kullanım alanlarının yanısıra çok özel alanlarda da kullanılıyor. Örneğin, yüksek teknoloji içeren füze başlıkları artık cam seramikten yapılıyor. Bir uzay mekiğinin dış panellerinde kullanılan malzemeler cam seramik... Diğer bir yüksek teknoloji ürünü olan ve önümüzdeki yüz yılda her türden iletişim alanında devrim yapacağı düşünülen, fıberoptik (optik elyaf) kablolar da aynı biçimde cam veya cam seramikten üretiliyor...
Fiberoptik (optik elyaf) kablolar
Optik elyaf, ışığın camdaki yansıma özelliklerinin bir çeşit uygulaması sayılıyor. Camın içinden cam yüzeyine gelen ışık ışını, eğer geliş açısı kritik açıdan küçükse, kırılarak büyük ölçüde uzaya yöneliyor. Kritik açıdan daha büyük bir açıyla cam yüzeyine gelen ışınlar camdan çıkamıyor ve içte tam yansımaya uğrayarak yüzeyden geri dönüyor. Bir optik lif, aslında 100-400 mikron kalınlığında, çok ince bir cam çubuk... Bu çubuğun bir ucundan gönderilen ışık ışını, içte devamlı tam yansımalar yapıp, bazı kıvrımları da geçerek çubuk boyunca ilerliyor. Uçları perdahlanmış lif demetlerinin önüne konan nesnelerin görüntüsü, demetin öteki ucunda beliriyor.
Optik liflerin özelliklerine bir çarpıcı örnek de bakır kablolarla karşılaştırılarak veriliyor. Bir bakır kabloyla 50 telefon görüşmesi yapılırken, eş kalınlıkta optik elyafdan 300 bin görüşme yapılabiliyor. İlginç olan, liflerin kesiti küçüldükçe ayrıntıları seçme gücünün de artıyor olması... İletişim uzaklığı yönünden ise, bir bakır kabloyla birkaç kilometre olan mesafe, optik elyafla 100 km'ye ulaşabiliyor. Tabii, bu arada da "sinyal karışması" tamamen ortadan kalkıyor. Bu tip malzemenin ömrü açısından yapılan bir incelemede ise, optik elyafın bakıra göre yaklaşık üç kat daha uzun ömürlü olduğu saptanmış...
Cam türleri ve elde edilebilmesi bilimsel birikimi gerektiriyor
Günlük yaşantıda cam, ilk bakışta kişiye sıradan ve çok alışılmış bir madde gibi geliyor. Cam türleri ve elde edilişindeki karmaşık yapı bir yana, camı görmemize yarayan; ışık, cam rengi ve görme olaylarının hepsi birden önemli ve vazgeçilmez bir bilimsel birikimi zorunlu kılıyor. Konu, camın optik özellikleri, cama renk veren oksitler ve rengin göz tarafından algılanması gibi noktaların ayrıntılı bilinmesini gerektiriyor.
Camı temel olarak bütünüyle renksiz biçimde elde etmek imkansız...
Çünkü cam hammaddesi (Si-02) içinde eser miktarda bulunan demir oksit cama her zaman yeşilimsi tonda bir renk veriyor. Bu, aslında istenmeyen bir renk ve yok edilmesi çok büyük önem taşıyor. Tamamen yok edilemeyen bu renk de ancak fiziksel ve kimyasal olarak maskeleniyor. Bunun için cam harmanına arsenik (As), selen (Se) ve kobalt (Co) üçlüsü renksizleştirici olarak katılıyor.
Mutlu rastlantı
Camın binlerce yıl önce ortaya çıkışı büyük bir olasılıkla rastlantı eseriydi. Bu mutlu rastlantı, yüzyıllar boyu pek fazla değişmeden insanlar arasında varlığını sürdürdü. Bilim ve teknolojinin geçen yüzyılda yaptığı sıçramayla cam da bu özelliğini değiştirdi, yüksek teknolojik bir ürün olma yolunda epey ilerledi. Ancak, cam bilimindeki birçok tanımın daha yerine bile tam oturmayışı, bu çok yeni olan başlangıcıyla açıklanabiliyor.
-------
Meraklısına Not:
Yazı burada bitmiyor. Çok teknik ve kimya ile ilgili tarifler yapılan bölümleri yazıdan çıkarıp ikiye böldüm. Konuyu teknik olarak, bilimsel çalışmaları takip etmek isteyenler için ikinci bölümü ayrı olarak gönderiyorum.
Hazırlayanlar : merakediyorum grubu üyeleri merakediyorum@googlegroups.com
--
Bu e-postayı Google Grupları'ndaki "Cadıların Mekanı - İnternetkadin.com" adlı gruba abone olduğunuz için aldınız.
Bu gruba kayıt göndermek için cadilarmekani@googlegroups.com adresine e-posta gönderin.
Bu gruba olan aboneliğinizi iptal etmek için cadilarmekani+unsubscribe@googlegroups.com adresine e-posta gönderin.
Diğer seçenekler için http://groups.google.com/group/cadilarmekani?hl=tr adresinden grubu ziyaret edin.