Kaca timbal, atau yang biasa disebut "kristal", adalah sejenis
Kaca yang mengandung unsur
timbal sebagai pengganti unsur kalsium yang terdapat pada
Kaca kalium pada umumnya.
Kaca timbal mengandung
timbal(II) oksida (PbO) sekitar 18-40% jika dihitung berdasarkan beratnya, sementara kristal
timbal modern, dulunya disebut "
Kaca rijang" karena kandungan silikanya, mengandung 20% PbO.
Kaca timbal dinilai lebih menarik sebagai hiasan.
Pada awalnya ditemukan oleh George Ravenscroft pada 1674, sebuah teknik penambahan
timbal oksida (sebanyak 10-30%) mempercantik tampilan sebuah
Kaca sekaligus membuatnya mudah dibentuk dalam panas menggunakan bahan bakar batubara laut. Pun, teknik tersebut memperlambat proses pengerasan
Kaca sehingga mempermudah proses 'pengukiran'.
Sementara itu kata kristal
timbal, bukan kata yang tepat menggambarkan
Kaca timbal, karena sebagaimana sebuah padatan amorf,
Kaca tidak mempunyai komposisi seperti struktur kristal. Tetapi penggunaan kata tersebut tetap populer dengan alasan bisnis dan nilai sejarah.
Pada awalnya, gelas berbahan
Kaca timbal sering digunakan untuk menyimpan minuman untuk diminum, tetapi karena
timbal mempunyai risiko besar bagi tubuh manusia, maka gelas tersebut jarang dipakai lagi. Alternatifnya adalah
Kaca kristal, yang mana kandungan barium oksida, seng oksida, atau potasium oksida menggantikan unsur
timbal.
Kaca bebas
timbal pun mempunyai indeks refraksi sama seperti
Kaca timbal, dan berbobot lebih ringan bila dibandingkan dengan
Kaca timbal.
Di Uni Eropa, pelabelan produk "kristal" di bawah regulasi Petunjuk Dewan 69/493/EEC, yang menjabarkan empat kategori, tergantung dari susunan kimia dan properti bahan. Hanya produk
Kaca yang memiliki kadar
timbal oksida di atas 24% yang layak menyandang label "
Kaca timbal". Jika kadar
timbal oksida kurang dari 24% atau menggunakan besi oksida lain selain
timbal maka harus dilabeli "kristalin" atau "
Kaca kristal".
Properti
Penambahan
timbal oksida pada
Kaca meningkatkan indeks refraksi
Kaca tersebut sekaligus menurunkan tempratur kerja dan tingkat viskositasnya. Properti optik terbaiknya dihasilkan dari tingginya kandungan
timbal berat. Nomor atom yang disandang
timbal memperpadat isi
Kaca tersebut, karena
timbal mempunyai berat atom mencapai 207,2 bila dibandingkan dengan kalsium yang hanya 40,08. Sementara kepadatan
Kaca soda adalah 24 g/cm3 (0,87 lb/cu in) atau lebih rendah lagi,
Kaca timbal pada umumnya mempunyai kepadatan sekitar 3,1 g/cm3 dan
Kaca berkadar
timbal tinggi bisa mencapai 4 g/cm3 bahkan bisa mencapai 5,9 g/cm3.
Kunci dari
Kaca timbal adalah indeks refraksi yang tinggi karena pengaruh unsur
timbal.
Kaca biasa hanya mempunya indeks refraksi sebanyak n=1,5 sementara penambahan
timbal membuat indeks refraksi melejit menjadi 1,7 atau 1,8. Peningkatan indeks refraksi ini berhubungan dengan peningkatan dispersi, yang berhubunga dengan sudut kemiringan pemecahan cahaya dari medium sumber menjadi spektrum kasatmata, seperti yang terjadi pada prisma.
Penambahan
timbal oksida pada
Kaca kalium juga mengurangi tingkat viskositas
Kaca tersebut, membuatnya lebih encer daripada
Kaca soda yang suhunya di atas suhu pelunakan (sekitar 600 °C (1.112 °F)) dengan suhu kerja sekitar 800 °C (1.470 °F). Tingkat viskositas
Kaca berubah-ubah secara drastis sesuai dengan suhunya, tetapi fluktuasi tersebut 100 kali lebih rendah dialami
Kaca timbal, lebih rendah lagi dari
Kaca soda biasa di antara suhu kerja (hingga 1.100 °C (2.010 °F)). Dari sudut pandang produsen
Kaca, hal tersebut menghasilkan dua pengembangan yang lebih mudah. Pertama,
Kaca timbal dapat diukir pada suhu yang lebih rendah, memungkinkan pelapisan dengan email (glasir), dan kedua, wadah bening dapat dibuat bebas dari gelembung udara yang terperangkap dengan lebih mudah bila dibandingkan dengan
Kaca biasa, sehingga memungkinkan
Kaca terlihat lebih bagus dan tanpa cacat. Ketika diketuk,
Kaca timbal menghasilkan suara yang berdering, tidak seperti
Kaca biasa. Karena ion-ion potasium saling melekat lebih erat pada matriks silika-
timbal daripada
Kaca soda-lemon, maka yang pertama lebih banyak menyerap energi. Hal tersebut menyebabkan
Kaca timbal untuk menghasilkan osilasi tertentu, yang menghasilnya suaranya yang khas.
timbal juga dapat meningkatkan kelarutan pada timah, tembaga, dan antimon, membuat ketiga bahan tersebut dapat dijadikan enamel dan glazes. Tingkat viskositas
Kaca timbal cair yang rendah membuatnya menjadi bahan untuk solder
Kaca.
Kandungan
timbal yang digunakan pada
Kaca jenis ini menyerap radiasi gamma dan sinar-X, sehingga digunakan untuk proteksi radiasi (contohnya pada tabung sinar katode, yang mana menurunkan risiko paparan penonton terhadap sinar-X lembut menjadi salah satu prioritasnya).
Jari-jari ion yang tinggi pada Pb2+ membuatnya lebih kaku dan mencegah pergerakan ion-ion yang lain;
Kaca timbal memiliki nilai hambatan listrik lebih tinggi, sekitar dua kali lebih tinggi daripada
Kaca soda-lemon (108.5 vs 106.5 Ohm·cm, DC pada 250 °C (482 °F)), yang membuat
Kaca berunsur
timbal sering digunakan untuk gagang lampu.
Sejarah
Kandungan
timbal dapat dicampurkan ke dalam
Kaca baik sebagai isi dari lelehan pertama atau ditambahkan pada
Kaca yang setengah jadi.
timbal oksida yang digunakan pada
Kaca timbal bisa didapat dari aneka sumber. Di Eropa, galena,
timbal sulfida, mudah ditemukan dan bisa dileburkan untuk menghasilkan logam
timbal. Kemudian logam
timbal tersebut melalui proses kalsinasi agar menghasilkan
timbal oksida dengan memanggangnya dan melepaskan unsur litharge yang terkandung. Pada abad pertengahan logam
timbal bisa di dapat dari proses daur ulang dari situs dan pembuangan zaman Romawi yang ditinggalkan, bahkan dari atap gereja sekali pun.
timbal logam diperlukan dalam jumlah banyak untuk proses cupellation pada perak, dan litharge yang dihasilkan bisa digunakan langsung oleh produsen
Kaca.
timbal juga digunakan untuk keramik glasir
timbal. Saling ketergantungan pada bahan tersebut menunjukkan hubungan kerja yang erat antara tembikar, produsen
Kaca, dan produsen logam.
Kaca dengan kandungan
timbal pertama muncul di Mesopotamia, tempat lahirnya industri perkacaan. Contoh yang paling pertama diketahui adalah pecahan
Kaca dari Nibru bertanggal 1400 SM dan mengandung 3,66% PbO.
Kaca disebut dalam prasasti dari dinasti Asyurbanipal (668-631 SM) dan sebuah resep
timbal glasir terdapat pada prasasti Babilonia yang dibuat pada 1700 SM. Sebuah sealing-wax-cake berwarna mera ditemukan di Nimrud, diperkirakan berasal dari abad keenam sebelum masehi dan mengandung 10% PbO. Kandung PbO yang kecil pada beberapa artefak tersebut menunjukkan bahwa
timbal oksida tidak ditambahkan dengan sengaja dan tentu saja tidak digunakan pada
Kaca dari masa itu.
Kaca timbal dapat ditemukan pula di Tiongkok pada zaman Han (205 SM - 220 M). Di sana,
Kaca timbal ditempa agar mirip dengan batu giok, baik untuk barang ritual maupun untuk hiasan. Karena produksi
Kaca terjadi pada masa itu di Tiongkok, maka dapat diperkirakan bahwa teknologi tersebut dibawa melalui Jalur Sutra oleh produsen
Kaca dari Timur Tengah.
Di Eropa abad pertengahan dan awal masa modern,
Kaca timbal menjadi bahan dasar
Kaca berwarna, terutama untuk tessera mosaik, enamel, lukisan
Kaca patri, dan bijouterie, yang digunakan sebagai imitasi dari batu mulia. Catatan sejarah dari masa tersebut menjelaskan tentang perjalan dari
Kaca timbal. Pada akhir abad 11 hingga awal abad 12, Schedula Diversarum Artium (Aneka Gala Kerajinan) yang ditulis oleh "Theophilius Presbyter" menjelaskan penggunaan
Kaca timbal sebagai tiruan batu mula, dan judul dari bagian yang hilang menyebut tentang penggunaan
timbal pada
Kaca. Pada abad 12-13 penulis dengan pseudonim "Heraclius" menjabarkan proses produksi enamel timal dan penggunannya untuk lukisan
Kaca dalam bukunya De Coloribus et artibus Romanorum (Of Hues and Crafts of the Romans). Ini menyebut
Kaca timbal sebagai "
Kaca Yahudi", mengisyaratkan penyebarannya di Eropa. Sebuah manuskrip yang berada di Biblioteca Marciana, Venice, menjelaskan penggunaan
Kaca timbal pada enamel berikut resep untuk mengkalsinasi timah untuk membentuk oksida.
Kaca timbal cocok untuk mengenamelkan vas dan
Kaca karena suhu kerjanya yang lebih rendah.
Antonio Neri membahas tentang
Kaca timbal sebanyak empat seri pada bukunya L’Arte Vetraria ("Seni Kerajinan
Kaca", 1612). Pada proses produksi
Kaca, ia kembali merujuk penggunaan
Kaca timbal sebagai enamel, gelas, dan sebagai imitasi batu mulia.Christoper Merrett menerjemahkannya pada 1662, membuka jalan untuk produksi
Kaca timbal oleh George Ravenscroft di Inggris.
George Ravenscroft sendiri memprakarsai produksi massal gelas berbahan dasar
Kaca timbal. Ia adalah anak seorang pedagang yang mempunyai hubungan dekat dengan Venice, Ravenscroft mempunyai sumberdaya budaya dan finansial yang diperlkan untuk merombak total sistem niaga
Kaca, membuat basis dari Inggris yang mengambil alih Venice dan Bohemia sebagai pusat produksi
Kaca pada abad 18-19. Dengan bantuan produsen
Kaca dari Venetia, terutama da Costa, dan dengan bantuan dari asosiasi produsen
Kaca, Ravenscroft berambisi untuk menemukan alternatif dari cristallo ala Venetia. Ia menggunakan batu api sebagai sumber silika sehingga melahirkan kata "
Kaca batu-api" yang merujuk pada
Kaca-
Kaca tersebut, meskipun pada akhirnya ia menggunakan pasir. Pada awalnya,
Kaca tersebut rawan akan pembentukan retakan dalam yang pada akhirnya membuatnya menjadi tidak benar-benar transparan, yang akhirnya dapat diatasi dengan mengganti unsur fluks kalium dengan
timbal oksida pada adonan
Kaca encer, hingga 30%. Retakan di dalam
Kaca tersebut diakibatkan oleh penghancuran jaringan
Kaca yang disebabkan oleh kelebihan alkai, juga dapat diakibatkan oleh kelembapan berlebihan dan cacat yang diwariskan pada komposisi
Kaca. Ia mendapatkan paten pada 1673, lalu tempat produksi dipindahkan dari Savoy ke Henely-on-Thames. Pada 1676, setelah menemukan masalah atas masalah "retakan di dalam
Kaca" tersebut, Ravenscoft dianugerahi segel kepala gagak sebagai jaminan kualitas. Pada 1681, saat ia wafat, patent tersebut kedaluwarsa dan
Kaca timbal diproduksi oleh banyak perusahaan, yang mana pada 1696 terdapat 27 dari 88 produsen
Kaca di Inggris yang memproduksi gelas batu-api yang mengandung 30-35% PbO.
Pada masa itu, nilai jual
Kaca dihitung berdasarkan beratnya, dan bentuk umumnya terasa berat dan padat dengan dekorasi seadanya. Begitu menggiurkannya pasar
Kaca timbal pada perdagangan internasional, hingga pada 1746, Pemerintah Inggris menerapkan pajak keuntungan berdasarkan berat. Alih-alih mengurangi kadar
timbal dalam
Kaca, produsen bertindak dengan membuat
Kaca dengan ukuran sekecil mungkin dan ornamen semeriah mungkin, yang disebut oleh kolektor pada saat ini dengan sebutan Excise glasses. Pada 1780, pemerintah menetapkan Irlandia sebagai pasar bebas
Kaca tanpa pajak. Produksi
Kaca pun berdiri di Cork dan Waterford. Pada 1825, kebijakan pajak diperbarui yang mengakibatkan industri tersebut merosot hingga pertengahan abad 19, ketika pajak tersebut dihapuskan.
Mulai abad 18,
Kaca timbal dari Inggris mulai dikenal di penjuru Eropa, dan sangat cocok untuk dekorasi di sana. Di Belanda, ahli pengukir seperti David Wolff dan Frans Greenwood mendatangkan
Kaca timbal dari Inggris, sebuah praktik yang bertahan selama abad 19. Menjelang akhir abad 18,
Kaca kristal-
timbal telah diproduksi di Prancis, Hungaria, Jerman, dan Norwegia.
Produksi
Kaca timbal berlanjut selama abad 20, ketika pada 1932 saintis di Corning Glassworks, Negara Bagian New York, mengembangkan
Kaca timbal baru dengan tingkat kejelasan optik yang tinggi. Hal tersebut menjadi fokus dari Steuben Glass Wokrs, divisi dari Corning, yang memproduksi vas dekoratif, mangkuk, dan
Kaca bergaya art deco. Kristal-
timbal terus dipergunakan dalam aplikasi industri dan dekoratif.
Properti fluksitas dan refraksi yang ada pada
Kaca timbal membuatnya cocok sebagai bahan untuk tembikar ataupun glasur keramik. Glasur
timbal pertama kali ditunjukkan pada perabotan Romawi dari abad 1 SM - 1 M, dan produksi perabotan yang sama berlangsung di Tiongkok. Keduanya mengadung kadar
timbal yang tinggi, 45-60% PbO, dengan kandungan alkali hanya 2%. Dari masa Romawi, glasur tersebut dipopulerkan bangsa Byzantinum dan masa Islam di Timur Dekat, pada tembikar yang tersebar pada Eropa abad pertengahan, hingga saat ini. Di Tiongkok, glasur yang sama digunakan pada abad 12 untuk enamel berwarna pada peralatan batu, dan dari porselen abad 14. Glasur tersebut diaplikasikan melalui tiga cara. Timah dapat ditambahkan langsung ke permukaan keramik dengan bentuk senyawa
timbal, baik dari either from galen (PbS),
timbal merah (Pb3O4), white lead (2PbCO3·Pb(OH)2), atau
timbal oksida (PbO). Metode yang kedua melibatkan pencampuran senyawa
timbal dengan silika, yang juga diaplikasikan langsung. Metode ketiga melibatkan proses fritting senyawa
timbal dengan silika, membuat campuran tersebut menjadi bubuk, dan diaplikasikan.
Kaca dan glasur berbahan dasar
timbal mempunyai sejarah yang panjang nan rumit yang berlangsung hingga saat ini.
Keamanan
Departemen Kesehatan California mengeluarkan kebijakan tentang
timbal yang di antaranya mewanti-wanti agar "anak-anak tidak seharusnya makan atau minum menggunakan alat makan yang mengandung
timbal".
Muncul dugaan bahwa asosiasi historis pirai dengan warga kelas atas Eropa disebabkan oleh penggunaan wadah berbahan
Kaca timbal sebagai tempat penyimpanan wine dan wiski.
Wadah dengan kandungan
timbal di dalamnya dapat melepaskan unsur
timbal ke dalam makanan yang diwadahinya. Bahkan brandy yang disimpan dalam botol berbahan
Kaca timbal selama lebih dari lima tahun mengandung kadar
timbal mencapai 20.000 µg/L, sementara batas aman
timbal dalam air minum, seperti yang ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS adalah 15 µg/L. Kandungan
timbal lebih mudah lepas karena asam; kasus ini terjadi pada wadah
Kaca timbal yang digunakan sebagai tempat penyimpanan jus jeruk dan minuman asam lainnya.
Lihat pula
Kaca
timbal
Catatan kaki
