בדולח

בדולח הוא זכוכית המכילה מתכת כבדה, לרוב עופרת, הגורמת לעליית מקדם השבירה והנפיצה (נגזרת מקדם השבירה לאורך הגל של האור). מקדמי שבירה של זכוכיות בדולח נעים בין 1.6 ל-2.0 בהשוואה ל-1.5 בזכוכית רגילה (Soda lime). בדולח על בסיס עופרת (מכונה בפי העם "זכוכית קריסטל") מכיל עד 33% במשקל של תחמוצת עופרת PbO. הבדולח מוזכר בתנ"ך כאבן טובה המצויה בארץ החוילה, ארץ שסביבה עבר אחד הנהרות שמקורו היה בגן העדן: "וּזְהַב הָאָרֶץ הַהִוא טוֹב: שָׁם הַבְּדֹלַח וְאֶבֶן הַשֹׁהַם". — בראשית פרק ב, פסוק יב ביוונית, משמעות המלה bdellion הקרובה בצלילה לבדולח היא "שרף של עץ". באכדית: budulhִu. בבראשית רבה ט"ז, ב נאמר כי "את סבור כבדולח זה של פטמים (בשמים) ? יגדו עליו רעו: מה זה אבן טובה, אף זה, אבן טובה" . לפי המדרש הבדולח הוא מחצב גבישי שקוף הדומה לזכוכית. השם הושאל לזכוכית העופרת שהומצאה על ידי ג'ורג' ראבנסקרופט מאנגליה בשנת 1676. השם האנגלי Flint glass מקורו בצור (Flint) ששימש כמקור לסיליקה (SiO2) נקיה להכנת הזכוכית. נדרש מקור SiO2 נקי משום שחול רגיל מכיל מעט ברזל שנותן גוון ירקרק לזכוכית. לפעמים נקראים גבישים גדולים של קוורץ (SiO2 ;Quartz) טבעי בשם "בדולח". כדור בדולח הוא, בעצם, כדור קוורץ המכונה לפעמים "בדולח הרים". בדומה לתחמוצת הצורן גם בתחמוצת עופרת דו-ערכית (החולקת אותו טור בטבלה המחזורית עם הצורן) נמצא אטום המתכת במרכז טטראדר, קשור ל-4 חמצניים שכל אחד יכול להיקשר לאטום עופרת (או צורן) בטטראדר שכן (Bridging oxygen) כך שהעופרת היא Network former בזכוכית. מתכות אחרות שנוטות להימצא במרכז אוקטאדר בתחמוצותיהן (רוב מתכות המעבר) קשה יותר לשלב בזכוכית בריכוזים גבוהים משום שעלולה להיווצר הפרדת פאזות בשלב הקירור של הנתך. מתכת אחרת שמתפקדת בקלות כ-Network former בזכוכיות היא אורניום. למתכות כבדות שלהן אלקטרונים באורביטלים מרוחקים פולריזביליות גבוהה ולכן שילובן בחומר יגרור עלייה במקדם השבירה. כיום ניתן לעצב את הבדולח על ידי קרן לייזר וכן לצייר בתוכו. כשנוקשים על בדולח נשמע צליל אופייני, השונה מצליל המופק מזכוכית רגילה, מהירות הקול בבדולח היא כ-4,000 מטר/שנייה, בהשוואה ל-5,100 מטר/שנייה בזכוכית רגילה ו-5,600 מטר/שנייה בזכוכית בורוסיליקט (פיירקס). התכונות האופטיות של בדולח גורמות להחזרה חזקה יותר ממשטחים חתוכים (ברק), משום שההחזרה ממשטח עולה עם ההפרש במקדמי השבירה שבין המשטחים. כדי להדגיש תכונה זו, מעוצבים כלי בדולח לעיתים קרובות עם חיתוכים ומשטחים המתחברים בזווית חדה, כך שיש הרבה "נצנוצים" והחזרות אור מהכלי. תכולת העופרת הגבוהה הופכת את הבדולח רך יותר מזכוכית רגילה, נוח יותר לחיתוך, כך ניתן ליצור את החיתוכים החדים והעמוקים המקשטים אגרטלי בדולח כמודגם בתמונה. ריכוך הזכוכית הופך את הבדולח רגיש יותר לשבירה ושריטה. אור שעובר דרך מנסרות בדולח יוצר נפיצה רחבה יותר (הפרדה של האור הלבן לספקטרום היוצר אותו כמו בקשת בענן) ומכאן השימוש בנטיפי בדולח לנברשות. נפיצה רחבה חשובה גם ליישומים אופטיים בהם נדרשת הפרדה בין אורכי גל כדוגמת מנסרות. העופרת בולעת ביעילות קרני X ולכן משתמשים בזכוכיות מכילות עופרת למסכים של צגים וטלוויזיות המבוססים על שפופרת קרן קתודית. במסכים אלו פוגעת קרן אלקטרונים ונפלטת קרינת X מזיקה שזכוכית בדולח עוצרת. זכוכית הבדולח צלולה יותר ומבריקה יותר מזכוכית רגילה ומכאן חשיבותה האסתטית. מזכוכית הבדולח מייצרים כלי אוכל, כוסות יין וחפצי נוי שונים כגון אגרטלים, נברשות ושעונים. מספר אבה של בדולח קטן מ-55. עופרת היא מתכת רעילה ולכן השימוש בה בכלי בית הוא בעייתי, בפרט לאחסון משקאות שעלולים למצות עופרת מכלי הקיבול. E. Guadagnino בדק דליפת עופרת למשקאות הנמזגים לכוס בדולח. נמצא כי משקאות קולה מיצו לתוכם יותר עופרת ממשקאות אלכוהולים (כנראה בשל החומציות הגבוהה), כמו כן,ויסקי מזדהם יותר מיין לבן באותם תנאי חשיפה. נמצא גם ששטיפת הכוס במדיח כלים מחמירה את דליפת העופרת לקולה. ככל שכלי הבדולח מתיישן דליפת העופרת ממנו יורדת. במחקר שבדק דליפת עופרת מכלי בדולח לשרי נמצא ריכוז העופרת במשקה לאחר אחסון של חודשיים בכלי חדש 1,400 מיקרוגרם לליטר, בכלי בן 10 שנים ריכוז העופרת לאחר אותו זמן חשיפה היה 163 מיקרוגרם לליטר ובכלי בן 20 שנים רק 50 מיקרוגרם לליטר. מחקר אחר גילה עליה ברמת העופרת בדמם של עובדים בליטוש כלי בדולח (אם כי החשיפה חמורה פחות מאשר אצל עובדים בייצור מצברי עופרת). כדי להימנע מבעיות בריאותיות וסביבתיות אלו מייצרים בדולח גם על ידי הוספת טיטניום, זירקוניום או מתכות אחרות (מתכות שיגרמו עליה במקדמי השבירה ובנפיצה אך לא יצבעו את הזכוכית). כך, למשל, מצהיר פטנט אמריקני 7,091,145 על מקדם שבירה של כ 1.9 ומספר אבה של כ-30 בזכוכית "בדולח" (Heavy flint glass) נטולת עופרת ובה תחמוצת לנתן מחלפה את העופרת. בספר במדבר, מתוארת איכותו הטובה של המן השמימי: וְהַמָּן כִּזְרַע גַּד הוּא וְעֵינוֹ כְּעֵין הַבְּדֹלַח. — במדבר יא ז רשי מפרש: "וְעֵינוֹ כְּעֵין הַבְּדֹלַח – שֵׁם אֶבֶן טוֹבָה קְרִיסְטָ"ל" — רש"י, במדבר יא ז ביאליק מיטיב לתאר את הרעננות שברסיסי הטל: וּבְלֶכְתָּם יִנְעֲרוּ אֶת-נִטְפֵי הַטַּל מִן-הַדְּשָׁאִים, וּנְפוֹצוֹת הָרְסִיסִים הַזַּכִּים כִּבְדֹלַח מַתִּיזִים נִיצוֹצוֹת, נִיצוֹצוֹת. — "גמדי ליל", חיים נחמן ביאליק בתרבות, כלי בדולח הם סמל לעושר. נעמי שמר, למשל, משתמשת ב"בדולח וזהב" לציון פאר בשיר "שלגיה": חרפים שבעה חיכינו לך לא קראת - אבל ענינו לך ובהבל-פה בנינו לך מגדלים של בדולח וזהב — "שלגייה", נעמי שמר בדולח ווטרפורד כדור בדולח ליל הבדולח מדיה וקבצים בנושא בדולח בוויקישיתוף יעקב קליין, עולם התנ"ך בראשית, תל אביב, דודיזון עתי, 1993, עמ' 28 מהירות הקול בבדולח Estimation of lead intake from crystalware under conditions of consumer use, FOOD ADDITIVES AND CONTAMINANTS 17 (3): 205-218 MAR 2000 PMID 10827902 :S. J. Barbee and L. A. Constantine; Release of lead from crystal decanters under conditions of normal use ; Food and Chemical Toxicology Volume 32, Issue 3, March 1994, Pages 285-288 PMID 8157224 : Specific relationship between blood lead and air lead in the crystal industry, International Archives of Occupational and Environmental Health 75 (4): 217-223 APR 2002 PMID 11981654 Lead-free optical light flint glass materials - US Patent 6551952 Abstract פטנט אמריקני 7,091,145