Kaca timbal: Perbedaan antara revisi

'''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.<ref name="newton">{{cite book|title=Conservation of Glass|url=https://archive.org/details/conservationofgl0000newt|last=Newton|first=Roy G.|author2=Sandra Davison|publisher=[[Butterworth-Heinemann|Butterworths]]|year=1989|isbn=0-408-10623-9|series=Butterworth – Heinemann Series in Conservation and Museology|location=London}}</ref> Kaca timbal mengandung [[timbal(II) oksida]] (PbO) sekitar 18-40% jika dihitung berdasarkan beratnya, sementara '''kristal timbal''' modern, secara historis jugadulunya disebut [["kaca batu[[rijang]]" karena kandungan [[silika]]<nowiki/>nya, mengandung 20% PbO.<ref name="hurst-vose">{{cite book|title=Glass|url=https://archive.org/details/glass0000vose_y8p3|last=Hurst-Vose|first=Ruth|publisher=[[HarperCollins|Collins]]|year=1980|isbn=0-00-211379-1|series=Collins Archaeology|location=London}}</ref> Kaca timbal dinilai lebih menarik sebagai hiasan.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=O_5eCAAAQBAJ&pg=PA93|title=Industrial Chemistry: For Advanced Students|last=Benvenuto|first=Mark Anthony|date=2015-02-24|publisher=Walter de Gruyter GmbH & Co KG|isbn=9783110351705|language=en}}</ref> karena ada unsur dekoratifnya.

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 timahtimbal 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 oks]]ida menggantikan unsur timahtimbal. Kaca bebas timahtimbal pun mempunyai [[indeks refraksi]] sama seperti kaca timbal, dan berbobot lebih ringan bila dibandingkan dengan kaca timbal.<ref>{{cite web|url=http://www.bottegadelvinocrystal.com/about_lead_free_crystal.htm|title=About Lead-free Crystal|access-date=2019-01-14|archive-date=2016-01-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20160121001052/http://www.bottegadelvinocrystal.com/about_lead_free_crystal.htm|dead-url=yes}}</ref>

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".<ref>{{cite web|url=http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31969L0493:en:NOT|title=Council Directive 69/493/EEC of 15 December 1969 on the approximation of the laws of the Member States relating to crystal glass}}</ref>

Penambahan timbal oksida pada kaca meningkatkan indeks refraksi gelaskaca tersebut sekaligus menurunkan tempratur kerja dan tingkat [[viskositas]]<nowiki/>nya. 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 {{convert|2.4|g/cm3|lb/cuin|lk=in|abbr=on}} 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.<ref name="newton" />

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<ref name="newton" /> atau 1,8.<ref>[http://physics.info/refraction/ Refraction of media tutorial]. physics.info</ref>. Peningkatan indeks refraksi ini berhubungan dengan peningkatan [[dispersi]], yang berhubunga dengan sudut kemiringan pemecahan cahaya dari medium sumber menjadi [[Spektrumspektrum kasatmata|spektrum kasat mata]], seperti yang terjadi pada [[Prisma (optik)|prisma]].

Penambahan timbal oksida pada kaca kalium juga mengurangi tingkat viskositas kaca tersebut, membuatnya lebih encer dari padadaripada kaca soda yang suhunya di atas suhu pelunakan (sekitar {{convert|600|°C|F|abbr=on}}) dengan suhu kerja sekitar {{convert|800|°C|F|abbr=on}}. 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 {{convert|1100|°C|F|abbr=on}}). 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 dari padadaripada kaca soda-lemon, maka yang pertama lebih banyak menyerap energi. Hal tersebut menyebabkan kaca timbal untuk menghasilkan osilasi tertentu, yang menghasilnya suaranya yang khas.<ref name="newton" /> 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.

[[Jari-jari ion]] yang tinggi pada Pb²⁺ membuatnya lebih kaku dan mencegah pergerakan ion-ion yang lain; kaca timbal memiliki nilai [[Hambatan listrik|hambatan]] listrik lebih tinggi, sekitar dua kali lebih tinggi dari padadaripada kaca soda-lemon (10^8.5 vs 10^6.5 Ohm·cm, [[Arus searah|DC]] pada {{convert|250|°C|F|abbr=on}}),<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ASIYuNCp81YC&pg=PA158&dq=%22glass+solders%22&cd=3#v=onepage&q=%22glass%20solders%22|title=Ceramic and Glass Materials: Structure, Properties and Processing|author=James F. Shackelford, Robert H. Doremus|publisher=Springer|year=2008|isbn=0-387-73361-2|page=158}}</ref> yang membuat kaca berunsur timbal sering digunakan untuk gagang lampu.

Kaca dengan kandungan timbal pertama muncul di [[Mesopotamia]], tempat lahirnya industri perkacaan.<ref name="tait">{{cite book|title=Five Thousand Years of Glass|url=https://archive.org/details/fivethousandyear0000unse|publisher=[[University of Pennsylvania Press]] (orig. [[British Museum|British Museum Press]])|year=2004|isbn=978-0-8122-1888-6|editor=Tait, Hugh}}</ref> 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.<ref name="charlestoncharleston2">{{cite journal|last1=Charleston|first1=R. J.|year=1960|title=Lead in Glass|journal=Archaeometry|volume=3|pages=1–4|doi=10.1111/j.1475-4754.1960.tb00508.x}}</ref> 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.

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 permata|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.<ref name="charleston2">{{cite journal|last1=Charleston|first1=R. J.|year=1960|title=Lead in Glass|journal=Archaeometry|volume=3|pages=1–4|doi=10.1111/j.1475-4754.1960.tb00508.x}}</ref> 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.

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.<ref name="hurst-vose" /> 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.<ref name="newton" /> Ia mendapatkan paten pada 1673, lalu tempat produksi dipindahkan dari Savoy ke Henely-on-Thames.<ref name="macleod">{{cite journal|last1=MacLeod|first1=Christine|year=1987|title=Accident or Design? George Ravenscroft's Patent and the Invention of Lead-Crystal Glass|journal=Technology and Culture|volume=28|issue=4|pages=776–803|doi=10.2307/3105182|jstor=3105182}}</ref> 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 kadaluarsakedaluwarsa 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.<ref name="hurst-vose" />

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.<ref name="tait" /> Menjelang akhir abad 18, kaca kristal-timbal telah diproduksi di Prancis, Hungaria, Jerman, dan Norwegia.<ref name="charleston2" /><ref name="Ajka Kristály">{{cite web|url=http://ajka-crystal.hu/en/aboutus|title=About us – Ajka Kristály|publisher=Ajka Kristály|location=Ajka, Hungary|accessdate=16 August 2012|archive-date=2012-12-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20121220080518/http://ajka-crystal.hu/en/aboutus|dead-url=yes}}</ref>

Properti fluksitas dan refraksi yang ada pada kaca timbal membuatnya cocok sebagai bahan untuk tembikar atau punataupun 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%.<ref name="titetite2">{{cite journal|last1=Tite|first1=M. S.|last2=Freestone|first2=I.|last3=Mason|first3=R.|last4=Molera|first4=J.|last5=Vendrell-Saz|first5=M.|last6=Wood|first6=N.|year=1998|title=Lead Glazes in Antiquity—methods of Production and Reasons for Use|journal=Archaeometry|volume=40|issue=2|pages=241–60|doi=10.1111/j.1475-4754.1998.tb00836.x}}</ref> Dari masa Romawi, glasur tersebut dipopulerkan bangsa Byzantinum dan masa Islam di [[Timur Dekat Kuno|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 [[Galena|galen]] (PbS), [[timbal merah]] (Pb₃O₄), [[Timbal putih|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. <ref name="tite2">{{cite journal|last1=Tite|first1=M. S.|last2=Freestone|first2=I.|last3=Mason|first3=R.|last4=Molera|first4=J.|last5=Vendrell-Saz|first5=M.|last6=Wood|first6=N.|year=1998|title=Lead Glazes in Antiquity—methods of Production and Reasons for Use|journal=Archaeometry|volume=40|issue=2|pages=241–60|doi=10.1111/j.1475-4754.1998.tb00836.x}}</ref>

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".<ref>[https://archive.cdph.ca.gov/PROGRAMS/CLPPB/Pages/CLPPB-QAtw.aspx Questions and Answers About Lead in Tableware] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170906225703/https://archive.cdph.ca.gov/PROGRAMS/CLPPB/Pages/CLPPB-QAtw.aspx |date=2017-09-06 }}. California Department of Public Health</ref>

Wadah dengan kandungan timbal di dalamnya dapat melepaskan unsur timbal ke dalam makanan yang diwadahinya.<ref name="fda">{{cite journal|author=Farley, Dixie|date=January–February 1998|title=Dangers of Lead Still Linger|url=http://www.fda.gov/FDAC/features/1998/198_lead.html|journal=FDA Consumer Magazine|publisher=[[U.S. Food and Drug Administration]]}}</ref><ref name="healthcanada">{{cite web|url=http://www.hc-sc.gc.ca/hl-vs/iyh-vsv/prod/crystal-cristal-eng.php|title=Lead Crystalware and Your Health|work=It's Your Health|publisher=[[Health Canada]]}}</ref> Bahkan brandy yang disimpan dalam botol berbahan kaca timbal selama lebih dari lima tahun mengandung kadar timbal mencapai 20.000&nbsp;µg/L,<ref name="query.nytimes.com">[https://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0CE3DB163FF93AA25751C0A967958260 Storing Wine in Crystal Decanters May Pose Lead Hazard. Lawrence K. Altman. New York Times. 19 February 1991]</ref><ref>{{cite journal|last1=Graziano|first1=P|year=1991|title=Lead exposure from lead crystal|journal=The Lancet|volume=337|issue=8734|pages=141–2|doi=10.1016/0140-6736(91)90803-W}}</ref> sementara batas aman timbal dalam air minum, seperti yang ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS adalah 15&nbsp;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.<ref name="Leaching1">{{cite journal|last1=Guadagnino|first1=E|last2=Gambaro|first2=M|last3=Gramiccioni|first3=L|last4=Denaro|first4=M|last5=Feliciani|first5=R|last6=Baldini|first6=M|last7=Stacchini|first7=P|last8=Giovannangeli|first8=S|last9=Carelli|first9=G|display-authors=8|year=2000|title=Estimation of lead intake from crystalware under conditions of consumer use|journal=Food Additives and Contaminants|volume=17|issue=3|pages=205–18|doi=10.1080/026520300283469|pmid=10827902|last10=Castellino|first10=N.|last11=Vinci|first11=F.}}</ref><ref name="Leaching2">{{cite journal|last1=Barbee|first1=SJ|last2=Constantine|first2=LA|year=1994|title=Release of lead from crystal decanters under conditions of normal use|journal=[[Food and Chemical Toxicology]]|volume=32|issue=3|pages=285–8|doi=10.1016/0278-6915(94)90202-X|pmid=8157224}}</ref>