Glas is een amorfe vaste stof die wordt gemaakt door het samensmelten van silica met een basisch oxide. Hoewel de atomen nooit kristallijn gerangschikt zijn, is de afstand tussen de atomen in glas klein. Glas wordt gekenmerkt door transparantie, hardheid bij atmosferische temperaturen, en uitstekende weerstand tegen verwering en de meeste chemicaliën behalve fluorwaterstofzuur.
Het meeste glas is gebaseerd op het silicaat systeem en wordt gemaakt van drie hoofdbestanddelen: silica (SiO), kalk (CaCO3), en natriumcarbonaat (NaCO3). Verschillende oxiden worden toegevoegd om de eigenschappen van glas aan specifieke eisen aan te passen.
Silicaatvrij glas, dat slechts ongeveer 5% van al het geproduceerde glas uitmaakt (exclusief glaskeramiek, beschreven in het hoofdstuk Technische keramiek), omvat fosfaatglas (dat bestand is tegen HF-zuur), boraatglas met zeldzame aardmetalen (voor een hoge brekingsindex), warmteabsorberend glas (gemaakt met FeO), en systemen op basis van oxiden van aluminium, vanadium, germanium, en andere metalen. Bijna alle glassoorten kunnen op basis van hun chemische samenstelling worden ingedeeld in een van de zes basistypen. Binnen elk type, met uitzondering van gesmolten siliciumdioxide, zijn verschillende samenstellingen te onderscheiden.
Natriumkalkglas, het meest voorkomende type, is het glas van flessen, ruiten, gloeilampen en drinkglazen. De samenstelling lijkt op die van het eerste door de mens vervaardigde glas – een mengsel van de oxiden van silicium, calcium en natrium. Ongeveer 90% van al het glas dat tegenwoordig wordt gesmolten is natronkalk (of gewoon “kalk” zoals het gewoonlijk wordt genoemd). Dit goedkope glas is gemakkelijk te fabriceren tot een grote verscheidenheid van vormen. De weerstand tegen hoge temperaturen en tegen plotselinge temperatuurwisselingen is gering, en de weerstand tegen aanvallen door chemicaliën is slechts matig.
Borosilicaatglas, de oudste glassoort met een merkbare weerstand tegen thermische schokken en hogere temperaturen, is ook uitstekend bestand tegen chemische aanvallen. In deze glasstructuur, de eerste die het handelsmerk Pyrex draagt, is een deel van het SiO″ vervangen door booroxide.
Borosilicaatglas heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en is daardoor geschikt voor telescoopspiegels en andere precisie-onderdelen. Omdat dit glas bestand is tegen thermische schokken, wordt het ook gebruikt voor oven- en laboratoriumgerei, koplampglazen en ketelmeterglazen. De meeste borosilicaatglazen zijn beter bestand tegen zuren dan soda-kalkglazen, maar slecht tegen alkaliën. Glasvezels die worden gebruikt voor het versterken van kunststofverbindingen zijn gemodificeerd borosilicaatglas.
Lood-alkaliglas, of loodglas, bevat loodmonoxide, PbO, om de brekingsindex te verhogen. Dit glas is een betere elektrische isolator dan soda-lime of borosilicaatglas. Loodglas wordt gebruikt voor optische toepassingen zoals prisma’s en lenzen en als schild tegen atomaire straling. Het is gemakkelijk te bewerken en is zeer geschikt voor langzame, handmatige bewerkingen. Vanwege zijn natuurlijke glans wordt loodglas gebruikt voor fijn kristallen vaatwerk. Evenals kalkglas is loodglas slecht bestand tegen hoge temperaturen en tegen thermische schokken.
Aluminosilicaatglas (waarin een deel van het aluminiumoxide, Al2O3, het kiezelzuur vervangt) is een ander glas dat bestand is tegen thermische schokken, vergelijkbaar met borosilicaat, maar bestand tegen hogere temperaturen. Dit glas is ook bestand tegen chemische aantasting en is goed elektrisch isolerend. Aluminosilicaatglas is geschikt voor toepassingen met hoge prestaties zoals thermometers op hoge temperatuur, ramen van ruimtevaartuigen en ontstekingsbuizen. Bekleed met een elektrisch geleidende film worden ze gebruikt als weerstanden in kritische elektronische schakelingen. Aluminosilicaten kosten ongeveer drie keer meer dan borosilicaten en zijn aanzienlijk moeilijker te vervaardigen.
96% silica glas is een zeer hittebestendig glas dat van borosilicaatglas wordt gemaakt door middel van een eigen (Corning Glass Works) proces. Dit glas kan gemakkelijker en in meer vormen worden gevormd dan gesmolten siliciumdioxide. De eigenschappen ervan liggen zo dicht bij die van gesmolten siliciumdioxide dat het soms wordt gebruikt als vervangingsmiddel in optische onderdelen en ramen van ruimtevaartuigen, waar het bestand moet zijn tegen de hitte van de terugkeer in de atmosfeer van de aarde. Het wordt ook gebruikt als hittebestendige coating zoals op de buitenkant van NASA’s ruimte-shuttle voertuigen. Andere toepassingen zijn onder meer laboratoriumartikelen en verlichtingscomponenten zoals boogbuizen in halogeenlampen.
Gesmolten silica is de enige van de zes categorieën die een enkele samenstelling bevat. Dit glas bestaat eenvoudig uit silica (siliciumdioxide) in de niet-kristallijne, of amorfe, toestand. Gesmolten siliciumdioxide, het duurste van alle glassoorten, biedt de grootste weerstand tegen thermische schokken en de hoogst toelaatbare bedrijfstemperatuur (900°C voor langere perioden, tot 1.200°C voor korte perioden). Het heeft ook een maximale transmissie in het ultraviolette bereik en de hoogste weerstand tegen chemische aantasting van welk glas dan ook. Gesmolten siliciumdioxide wordt gebruikt in toepassingen waaraan zeer hoge eisen worden gesteld, zoals spiegels voor astronomische telescopen, ultrasone vertragingslijnen, golfgeleiders voor optische communicatie en smeltkroezen voor het kweken van kristallen. De fabricage van gesmolten silica is moeilijk, en het aantal beschikbare vormen is dan ook sterk beperkt.
Deze zes glassoorten kunnen in drie paren worden gegroepeerd. Soda-lime en lood-alkali worden zachte glazen genoemd, omdat zij bij betrekkelijk lage temperaturen zacht worden of versmelten. Borosilicaat en aluminosilicaat worden harde glassoorten genoemd, omdat zij bij relatief hogere temperaturen zacht worden of versmelten. En 96% silica en gesmolten silica zijn het hardst van allemaal.
Het oudste van de glazen is soda-kalk, dat zo’n 4.000 jaar geleden bekend was. Lood-alkali werd ontwikkeld in 1676, borosilicaat in 1912, aluminosilicaat in 1936, 96% silica in 1939, en gesmolten silica in 1952.
Heden ten dage worden veel glasprodukten gemaakt van composieten, bestaande uit meerdere glassoorten van verschillende samenstelling. Tafelgerei met een hoge sterkte wordt gemaakt van een sandwich van een glas met een lage uitzettingscoëfficiënt en een glazen kern met een hoge uitzettingscoëfficiënt. Optische communicatievezels (golfgeleiders) worden getrokken uit een boule die is opgebouwd uit glas met een gecontroleerde variatie in samenstelling. Ruiten van luchtvaartuigen bestaan uit meerdere ruiten, elk met een unieke eigenschap; de buitenste ruiten zijn hittebestendig, de binnenste mechanisch sterk.
Lichtgevoelig glas, hoewel niet beschouwd als een basistype, is verkrijgbaar in drie kwaliteiten. Fotochromisch glas wordt donkerder bij blootstelling aan ultraviolette straling en verbleekt wanneer de ultraviolette prikkel wordt weggenomen of wanneer het glas wordt verwarmd. Sommige fotochrome samenstellingen blijven een week of langer donker. Andere vervagen binnen enkele minuten nadat de ultraviolette straling is verwijderd. Een belangrijke toepassing van de sneller vervagende samenstellingen is in brillenglazen die automatisch donkerder worden en vervagen bij blootstelling aan of verwijdering van zonlicht.
Fotogevoelig glas reageert ook op licht, maar op een andere manier dan fotochromisch glas. Bij blootstelling aan ultraviolette energie en vervolgens verhitting verandert fotogevoelig glas van helder in opaal. Wanneer de UV-belichting via een masker plaatsvindt, wordt het patroon van het masker in het glas gereproduceerd. Het ontwikkelde beeld is permanent en zal niet vervagen, zoals een soortgelijk beeld in een fotochromisch glas. Het belichte, geopaliseerde fotogevoelige glas is veel beter oplosbaar in waterstoffluidend zuur dan het onbelichte glas. Onderdompeling in dit zuur veroorzaakt vormen, depressies of gaten door het weg etsen van die belichte en ontwikkelde gebieden.
Fotochromatisch glas is een full-color fotogevoelig glas. Ontwikkeld in 1978 door Corning Glass Works laboratoria, hun kenmerken impliceren toepassingen zoals informatie-opslag, decoratieve objecten, ramen, of andere transparanten, en containers. Fotochromatisch glas is duurzaam in kleur.