Szkło jest amorficznym ciałem stałym wytworzonym przez stopienie krzemionki z tlenkiem zasadowym. Chociaż jego atomy nigdy nie układają się w porządku krystalicznym, odstępy między atomami w szkle są niewielkie. Szkło charakteryzuje się przezroczystością, twardością w temperaturach atmosferycznych oraz doskonałą odpornością na warunki atmosferyczne i większość chemikaliów z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego.
Większość szkła opiera się na systemie krzemianowym i jest wykonana z trzech głównych składników: krzemionki (SiO), wapna (CaCO3) i węglanu sodu (NaCO3). Aby dostosować właściwości szkła do określonych wymagań, dodaje się różne tlenki.
Szkła niekrzemianowe, które stanowią tylko około 5% całego produkowanego szkła (z wyłączeniem ceramiki szklanej, opisanej w rozdziale Ceramika inżynierska), obejmują szkła fosforanowe (odporne na działanie kwasu HF), szkła boranowe z pierwiastków ziem rzadkich (o wysokim współczynniku załamania światła), szkła pochłaniające ciepło (wykonane z FeO) oraz systemy oparte na tlenkach glinu, wanadu, germanu i innych metali. Prawie wszystkie szkła można sklasyfikować do jednego z sześciu podstawowych typów, w oparciu o skład chemiczny. W obrębie każdego typu, z wyjątkiem stopionej krzemionki, istnieje kilka odrębnych kompozycji.
Szkło sodowo-wapniowe, najbardziej rozpowszechniony typ, jest szkłem stosowanym w butelkach, oknach, żarówkach i szklankach do picia. Jego skład jest podobny do składu najwcześniejszego szkła produkowanego przez człowieka – mieszaniny tlenków krzemu, wapnia i sodu. Około 90% całego topionego obecnie szkła to szkło sodowo-wapniowe (lub po prostu „wapno”, jak się je powszechnie nazywa). To niedrogie szkło można łatwo produkować w różnych kształtach. Odporność na wysokie temperatury i nagłe zmiany temperatury jest słaba, a odporność na ataki chemiczne jest tylko dobra.
Szkło borokrzemianowe, najstarszy rodzaj szkła, który ma znaczną odporność na szok termiczny i wyższe temperatury, ma również doskonałą odporność na ataki chemiczne. W tej strukturze szkła, pierwszej, która nosiła znak towarowy Pyrex, część SiO″ jest zastąpiona tlenkiem boru.
Szkło borokrzemianowe ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i dlatego nadaje się do luster teleskopów i innych części precyzyjnych. Ponadto, ponieważ szkło to może wytrzymać szok termiczny, jest używane do produkcji pieców i wyrobów laboratoryjnych, soczewek reflektorów i szkieł pomiarowych kotłów. Większość szkieł borokrzemianowych ma lepszą odporność na kwasy niż szkło sodowo-wapniowe, ale słabą odporność na zasady. Włókna szklane stosowane do wzmacniania związków z tworzyw sztucznych są zmodyfikowanym szkłem borokrzemianowym.
Szkło ołowiowo-alkaliczne, lub szkło ołowiowe, zawiera tlenek ołowiu, PbO, w celu zwiększenia jego współczynnika załamania światła. Szkło to jest lepszym izolatorem elektrycznym niż szkło sodowo-wapniowe lub borokrzemianowe. Szkło ołowiowe jest używane do zastosowań optycznych, takich jak pryzmaty i soczewki oraz jako osłona przed promieniowaniem atomowym. Jest ono łatwe w obróbce i dobrze nadaje się do powolnych, ręcznych operacji. Ze względu na swój naturalny połysk, szkło ołowiowe jest używane do produkcji kryształowej zastawy stołowej. Podobnie jak szkło wapienne, szkło ołowiowe ma słabą odporność na wysokie temperatury i szok termiczny.
Szkło glinokrzemianowe (w którym część tlenku glinu, Al2O3, zastępuje krzemionkę) jest kolejnym szkłem odpornym na szok termiczny, podobnym do borokrzemianu, ale mogącym wytrzymać wyższe temperatury robocze. Szkła te są również odporne na działanie substancji chemicznych i są dobrymi izolatorami elektrycznymi. Szkła glinokrzemianowe nadają się do zastosowań o wysokiej wydajności, takich jak termometry wysokotemperaturowe, okna pojazdów kosmicznych i lampy zapłonowe. Pokryte warstwą przewodzącą prąd elektryczny, są używane jako rezystory w krytycznych obwodach elektronicznych. Glinokrzemiany kosztują około trzy razy więcej niż borokrzemiany i są znacznie trudniejsze w produkcji.
96% szkło krzemionkowe to wysoce odporne na ciepło szkło wytwarzane ze szkła borokrzemianowego w zastrzeżonym procesie (Corning Glass Works). Szkło to może być formowane łatwiej i w większej ilości kształtów niż szkło krzemionkowe. Jego właściwości są tak zbliżone do właściwości stopionej krzemionki, że jest ono czasem stosowane jako zamiennik w elementach optycznych i oknach statków kosmicznych, gdzie musi wytrzymać ciepło ponownego wejścia w atmosferę ziemską. Stosuje się go także jako powłokę odporną na wysokie temperatury, np. na zewnętrznych powierzchniach wahadłowców kosmicznych NASA. Inne zastosowania obejmują wyroby laboratoryjne i elementy oświetleniowe, takie jak rury łukowe w lampach halogenowych.
Krzemionka topiona jest jedyną z sześciu kategorii, która zawiera pojedynczy skład. Szkło to składa się po prostu z krzemionki (dwutlenku krzemu) w stanie niekrystalicznym lub amorficznym. Krzemionka topiona, najdroższa ze wszystkich szkieł, oferuje maksymalną odporność na szok termiczny, jak również najwyższą dopuszczalną temperaturę pracy (900°C przez dłuższy czas, do 1200°C przez krótki czas). Charakteryzuje się również maksymalną transmisją w zakresie ultrafioletu i najwyższą odpornością na ataki chemiczne spośród wszystkich rodzajów szkła. Stapiana krzemionka jest używana w zastosowaniach, gdzie wymagania są bardzo surowe, takich jak półfabrykaty zwierciadeł do teleskopów astronomicznych, ultradźwiękowe linie opóźniające, falowody komunikacji optycznej i tygle do wzrostu kryształów. Wytwarzanie stopionej krzemionki jest trudne, a liczba dostępnych kształtów jest w związku z tym mocno ograniczona.
Te sześć rodzajów szkła można pogrupować w trzy pary. Szkła sodowo-wapniowe i ołowiowo-alkaliczne nazywane są miękkimi, ponieważ miękną lub topią się w stosunkowo niskich temperaturach. Borokrzemian i glinokrzemian nazywane są twardymi szkłami, ponieważ miękną lub topią się w stosunkowo wyższych temperaturach. A 96% krzemionka i stopiona krzemionka są najtwardsze ze wszystkich.
Najstarszym ze szkieł jest soda-wapienna, która była znana około 4000 lat temu. Szkło ołowiowo-alkaliczne opracowano w 1676 r., borokrzemianowe w 1912 r., glinokrzemianowe w 1936 r., 96% krzemionkowe w 1939 r., a krzemionkowe topione w 1952 r.
Dzisiaj wiele produktów szklanych wykonuje się z kompozytów, składających się z kilku szkieł o różnym składzie. Wysokowytrzymałe naczynia stołowe są wykonane z warstw szkła o niskiej rozszerzalności i rdzenia ze szkła o wysokiej rozszerzalności. Włókna do komunikacji optycznej (falowody) są wytwarzane ze szkła o kontrolowanej zmienności składu. Okna pojazdów lotniczych składają się z wielu tafli szkła, z których każda ma unikalną właściwość; najbardziej zewnętrzne tafle są odporne na ciepło, a najbardziej wewnętrzne są wytrzymałe mechanicznie.
Szkła światłoczułe, chociaż nie są uważane za typ podstawowy, są dostępne w trzech klasach. Szkło fotochromowe ciemnieje pod wpływem promieniowania ultrafioletowego i blednie po usunięciu bodźca ultrafioletowego lub po ogrzaniu szkła. Niektóre kompozycje fotochromowe pozostają przyciemnione przez tydzień lub dłużej. Inne blakną w ciągu kilku minut po usunięciu promieniowania ultrafioletowego. Głównym zastosowaniem szybciej zanikających kompozycji są soczewki okularowe, które automatycznie ciemnieją i blakną po wystawieniu na działanie światła słonecznego lub po jego usunięciu.
Szkło światłoczułe również reaguje na światło, ale w inny sposób niż szkło fotochromowe. Po wystawieniu na działanie energii ultrafioletowej, a następnie podgrzaniu, szkło światłoczułe zmienia się z bezbarwnego w opalowe. Gdy naświetlanie promieniami UV odbywa się przez maskę, wzór maski zostaje odtworzony w szkle. Powstały obraz jest trwały i nie blaknie, podobnie jak podobny obraz w szkle fotochromowym. Naświetlone, opalizowane szkło światłoczułe jest o wiele bardziej rozpuszczalne w kwasie hydrofluidalnym niż szkło nienaświetlone. Zanurzenie w tym kwasie powoduje powstanie kształtów, wgłębień lub otworów poprzez wytrawienie tych naświetlonych i rozwiniętych obszarów.
Szkła fotochromowe są pełnokolorowymi szkłami światłoczułymi. Opracowane w 1978 roku przez laboratoria Corning Glass Works, ich charakterystyka wskazuje na zastosowania takie jak przechowywanie informacji, przedmioty dekoracyjne, okna lub inne folie i pojemniki. Szkła fotochromowe mają prawdziwą trwałość koloru.
.