ガラス

建築など寿命の長い用途にはほかに代わるもののない材料

紫外線による経年変化がない

ガラスは組成に炭素を含まない無機材料

表面硬度が高い

透明

化学結合の強さ

無機材料は主にイオン結合や共有結合で構成されており、これらの結合エネルギーは非常に強い

ガラスの主な化学結合は以下の2種類の結合が混在しています：

Si-O間の共有結合が基本骨格を形成

シリコン(Si)と酸素(O)が4面体構造（SiO4\text{SiO}_4SiO4​）を形成

結合角度：約109.5度

結合エネルギー：約452 kJ/mol

イオン結合 (修飾酸化物との結合)

ナトリウムイオン やカルシウムイオンと酸素イオン間のイオン結合

これらの修飾酸化物（Na2O, CaOなど）がネットワーク構造を修飾

ガラスの特徴的な構造：

不規則なネットワーク構造

結晶のような周期的な規則性を持たない

この構造が「アモルファス」と呼ばれる状態を作る

組成例（一般的なソーダ石灰ガラスの場合）：

紫外線のエネルギー（約3-12 eV）では、これらの強固な結合を切断するのが困難

例：Si-O結合のエネルギーは約4.5 eVで、通常の紫外線では切断されにくい

電子構造

無機材料の価電子帯と伝導帯のバンドギャップが大きい

例：SiO2のバンドギャップ≈9 eV\text{SiO}_2\text{のバンドギャップ} \approx 9\text{ eV}SiO2​のバンドギャップ≈9 eV

この大きなバンドギャップにより、通常の紫外線では電子励起が起こりにくい

結晶構造の安定性

規則的で密な結晶構造を持つ

原子やイオンが強く結びついた3次元的なネットワーク構造

この構造的安定性が紫外線による影響を軽減

対照的に、有機材料が紫外線で劣化しやすい理由：

C-C、C-H等の比較的弱い共有結合で構成

結合エネルギーが低い（約3-4 eV程度）

紫外線により容易に結合が切断される

ただし、以下の点に注意が必要です：

全ての無機材料が完全に紫外線の影響を受けないわけではない

極端に強い紫外線や長期暴露では、徐々に影響を受ける可能性がある

無機材料の純度や製造方法によっても耐性は変化する

これらの特性により、無機材料は太陽光に長期間さらされる用途（建材、塗料の顔料など）に適しています。