Verre

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Le verre est une matérielle dur, fragile, transparente et amorfo que s'use pour faire fenêtres, lentilles, bouteilles et une grande variété de produits.

Le verre s'obtient par fusion à quelques 1.500 °C de sable de silice ([[Silicium|Si[[]]Oxygène|Ou]]₂), carbonato de sodium (Na₂[[Carbone|C[[]]Oxygène|Ou]]₃) et caliza ([[Calcio|Ca[[]]Carbone|C[[]]Oxygène|Ou]]₃).

Le substantif "vitre" il est utilisé très fréquemment comme sinónimo de verre, bien que est incorrect en raison de que le verre est un solide amorfo et n'une vitre proprement dite. Il est un matériel inorgánico et a divers types de verre.

Histoire du verre

thumb|263px|Bouteille de couleur

Le verre dans l'ancienneté

Les premiers objets de verre qui s'ont fabriqués ont été comptes de collier ou abalorios. Il est probable qu'ils allassent des artisans asiatiques ceux qui ont établi la manufactura du verre en Égypte, d'où procèdent les premières vasijas produites pendant le régné de Toutmosis III (1504-1450 à. C.). La fabrication du verre floreció en Égypte et la Mésopotamie jusqu'au 1200 à. C. Et il a postérieurement cessé presque par complet pendant divers siècles. l'Égypte a produit un verre clair, qu'il contenait silice pure; le coloreaban de bleu et vert. Pendant l'époque helenística l'Égypte s'a converti dans le principal fournisseur d'objets de verre des cours réelles. Pourtant, il est allé dans les côtes fenicias où s'a développé l'importante découverte du verre soufflé dans le siècle I à.C. Pendant l'époque romana la manufactura du verre s'a étendu par l'Empire, depuis Rome jusqu'à l'Allemagne.

Le verre raconte avec des nombreuses applications dans l'actualité. Les bouteilles de PVC ou PET n'ont pas la même apparence de fraîcheur propre du verre, par ce que ils se sont cherché différentes présentations comme l'apparence de marmoleado, lui mettre tu rôtis, ou adaptateur spécial de vert, ce que donne sensation de confort ou utilité. il aussi donne l'impression de que l'envase est plus plein, comme dans le cas des marmelades.

État vítreo

s'est Traditionnellement envisagé que la matière pouvait se présenter sous trois formes: la solide, la liquide et la gaseosa. Nouveaux milieux de recherche de sa structure intime -particulièrement pendant le siècle XX- ont mis au découvert autres formes ou états dans lesquels la matière peut se présenter. Par exemple l'état mesomorfo (une forme liquide avec ses phases esmécticas, nemáticas et colestéricas), l'état de écran à plasma (ou état plasmático, propre de gaz ionizados à très de grandes températures) ou l'état vítreo, entre autrui.

Les corps en état vítreo se caractérisent par présenter un aspect solide avec certaine dureté et rigidité et que devant efforts externes modérés se deforman de façon généralement elástica. Pourtant, de même que les liquides, ces corps sont ópticamente isótropos, transparents à la majeure part du spectre électromagnétique de radiation visible. Lorsqu'il s'étudie sa structure interne à travers des milieux comme la difracción de rayons X, donne lieu à des bandes de difracción difusas similaires aux des liquides. Si ils s'échauffent, son viscosidad va en diminuant lentement –comme la majeure part des liquides- jusqu'à obtenir valeurs qui permettent sa déformation sous l'action de la gravité, et par exemple prendre la forme du récipient que les contient comme des véritables liquides. Cependant, ils ne présentent pas un point clairement marqué de transition entre l'état solide et le liquide ou "point de fusion".

Toutes ces propriétés ont porté à quelques chercheurs à définir l'état vítreo ne comme un état de la matière divers, mais simplement comme le de un liquide subenfriado ou liquide avec une viscosidad tellement grande que lui confère aspect de solide sans l'être. Cette hypothèse implique l'égard de l'état vítreo comme un état metastable à celui que une énergie d'activation suffisante de ses particules devrait conduire à son état d'équilibre, c'est-à-dire, le de solide cristalino.

En soutien de cette hypothèse s'allègue le fait expérimental de que, échauffé un corps en état vítreo jusqu'à obtenir un comportement clairement liquide (à une température suffisamment élevée pour que sa viscosidad soit inférieure aux 500 poises, par exemple), si se refroidit lente et soigneusement, en lui apportant à la fois l'énergie d'activation nécessaire pour la formation des premiers corpúsculos solides (sème de microcristales, présence de surfaces activadoras, catalizadores de nucleación, etc.) Il a l'habitude de solidificarse en donnant lieu à la formation d'ensembles de véritables vitres solides.

Tout semble indiquer que les corps en état vítreo ne présentent pas un ordre interne déterminée, comme arrive avec les solides cristalinos. Pourtant en beaucoup de cas il se remarque un désordre rangé, c'est-à-dire, la présence de groupes rangés qu'ils se distribuent dans l'espace de façon totale ou partiellement aléatoire.

Ceci a conduit à des différents chercheurs à poser diverses théories sur la structure interne de l'état vítreo, autant de type géométrique, basées autant dans les théories atomiques comme en les de type énergétique.

Figure 2: SiO₂ en état vítreo

Selon la théorie atomique géométrique, dans le silice solide cristallisé l'átomo de silicium se trouve entouré de quatre átomos d'oxygène situés en les vértices d'un tetraedro chacun desquels lui unit aux átomos de silicium voisins. Une vue en plante de cette ordonnance s'esquematiza dans la figure 1, dans celle qui le quatrième oxygène serait dessus du plan de la page. Lorsque ce silice passe à l'état vítreo, l'ordre tetraédrica se suit en maintenant à niveau individuel de chaque átomo de silicium, bien que les raccordes entre átomos d'oxygène et silicium se réalisent dans un apparent désordre, que pourtant maintient une organisation unitaria initiale (voyez-vous la figure 2).

Cependant, aucune de ces théories il est suffisante pour expliquer le comportement complet des corps vítreos bien que peuvent servir pour répondre, en des cas concrets et bien déterminés, à quelques des questions que se posent.

Les substances susceptibles de présenter un état vítreo peuvent être tellement de nature inorgánica comme organique, entre autrui:

• Éléments chimiques: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.
• Óxidos: SiO₂,B₂Ou₃,P₂Ou₅, et quelques de ses combinaisons.
• Composés: S₃As₂,Se₂Ge,S₃P₂,F₂Be,Cl₂Pb,IAg,(NE₃)₂Ca.
• SiliconaS (substances censées semiorgánicas)
• Polímeros organiques: tels comme glicolest, sucreest, poliamidas, poliestirenos ou polietilenos, etc.

Verres communs

Silice vítrea

Se dénomme silice à un óxido de silicium de formule chimique SiO₂. Il se présente en état solide cristalino bas différentes formes enanciotrópicas. Les plus connues sont le cuarzo (la plus fréquent et stable à température environnement), la cristobalita et les tridimitas. Outre ces formes, se sont arrivé à identifier jusqu'à vingt-deux phases différentes, chacune d'elles stable à partir d'une température parfaitement déterminée.

Lorsqu'il s'échauffe le cuarzo lentement, est va en passant par des diverses formes enanciotrópicas jusqu'à obtenir son point de fusion à 1723 °C. À cette température s'obtient un liquide incoloro et très viscoso que si se refroidit avec relative rapidité, se convertit dans une substance de nature vítrea à celle que s'a l'habitude de dénommer verre de cuarzo.

Ce verre de cuarzo présente un ensemble de propriétés de grande utilité et d'application en des multiples disciplines: dans la recherche scientifique, technologique, dans la vie domestique et en générale dans tout type d'industrie. Ils se soulignent comme plus remarquables les suivantes:

1. Grande résistance à l'attaque par des agents chimiques, par ce que est très utilisé comme matériel de laboratoire. il seulement est attaqué, de façon importante à température environnement, par le acide fluorhídrico dans ses différentes formes (gaseosa ou dissolution). À des températures supérieures à 800 °C il réagit à des vitesses appréciables avec des sels alcalinas ou alcalinotérreas, en particulier avec des sels sódicas, tels comme le carbonato ou le sulfato sódicos.
2. Si bien sa densité à température environnement est relativement grand (2,2 g/cm³) son coefficient de dilatation linéaire moyen à des températures inférieures aux 1000 °C est extrêmement petit: il se situe en 5,1•10^-7 K^-1, ce que permet, par exemple, l'échauffer au rouge et le plonger brusquement en de l'eau, sans que se fracture. Le nombre d'applications que cette propriété suscite il est élevé.
3. Son indice de refracción à la radiation électromagnétique visible est 1,4589, ce que lui fait apte pour des instruments optiques en général.
4. Son resistividad électrique est de l'ordre des 10²⁰ ohm·cm en des conditions normales ce que lui convertit en un des meilleurs isolants électriques connus, avec toutes les applications que de cela ils se dérivent dans l'industrie moderne.
5. L'absorption de la radiation électromagnétique du verre de cuarzo montre une grande transparence à la lumière visible ainsi que dans les bandes correspondantes au spectre ultravioleta, ce que lui fait spécialement apte pour la fabrication de lumières et autres instruments générateurs de ce type de radiation.

Autres propriétés, pourtant, gênent son élaboration et utilisation. En particulier, les suivantes:

1. Le point de fusion de la silice cristallisée dépend de la variété enanciotrópica que se traite. Pour la variété stable à partir des 1470 °C (la α-cristobalita) celui-ci est de 1723 °C. Celles-ci sont des températures qu'ils ne peuvent pas s'obtenir facilement, sauf en des installations très spécialisées. Par cette raison, la fabrication du verre de cuarzo a toujours été rare et chère. Industrialmente, Sa production est assez limitée si la lui compare avec autres types de verre.
2. Son viscosidad en état vítreo présente une grande variation avec la température, en passant de valeurs supérieures à 10⁷ poises (aspect totalement solide) par en dessous des 1800 °C, à 10^3,5 poises à 2758 °C (aspect pastoso et moldeable).
3. Les viscosidades prennent des valeurs tellement extrêmement élevés que doivent s'exprimer comme des puissances de dix. En général, les viscosidades des verres ont l'habitude de se donner sous la forme de sa logaritmo decimal. Pour obtenir le verre de cuarzo est nécessaire partir d'un cuarzo cristallisé de grande pureté, finamente molido, que se soumet à des grandes températures. Le liquide qui s'obtient présente grande quantité de burbujas diminutas d'air ocluido entre les grains du cuarzo, que lui donnent un aspect lechoso, traslúcido, à celui que s'a l'habitude de dénommer grès de cuarzo et dont les applications comme récipient résistant à l'attaque chimique ou aux changements bruscos de température sont fréquentes. Pourtant, il résulte totalement inutile pour des applications dans lesquelles se précise une grande transparence (lumières de rayons RAISIN, lumières de cuarzo et optique en général). Pour ces dernières il est nécessaire que pendant le procès de fusion ils se puissent desprender ces burbujas gaseosas ocluidas. Pour que ce desprendimiento fût effectif sous la pression atmosférica et à une vitesse applicable industrialmente, se préciserait que le liquide présentât une viscosidad par en dessous des 200 poises, ce que dans le cas de la silice liquide impliquerait des températures de l'ordre des 3600 °C. Dans la pratique pour pouvoir desgasificar le verre de silice se fond le cuarzo à des températures prochaines aux 2000 °C en des récipients où il se fait le vide, en compliquant beaucoup la technologie de sa production et, par conséquent, encareciendo le produit.
4. La résistance à la traction en état pur, en des conditions normales et avec une surface parfaitement libre de toute fissure, est de quelques 60 kbar. Cette grande résistance (supérieure à la de l'acier) se voit fortement diminuée par imperfecciones dans la surface de l'objet, par petites que celles-ci soyez.
5. Son module d'Young à 25 °C il est de 720 kbar et le de torsión 290 kbar. Lorsqu'il se lui soumet à un effort de traction mécanicienne à des températures prochaines à l'environnement, se comporte comme un corps parfaitement elástico avec une fonction prolongement/efforce linéaire, mais sans pratiquement zone plastique proche à sa limite de rupture. Cette propriété, unie à la résistance mécanicienne à la traction antérieurement citée, ils le convertissent dans un produit fragile. Au le frapper, ou se deforma elásticamente et sa forme ne se change pas ou, si il se dépasse sa limite d'elasticidad, se fracture.

Silicate sódico

Les sels Les plus communs de sodium ont des points de fusion par en dessous des 900 °C. Lorsqu'il s'échauffe un mélange intime de cuarzo finamente divisé avec un sel de ces métaux alcalinos, par exemple Na₂a SCIÉ₃, à une température supérieure aux 800 °C il s'obtient initialement une fusion du sel alcalina, dont le liquide entoure aux grains de cuarzo, en se produisant une série de réactions qu'ils peuvent il s'englober en la résultante suivante:

SiO₂ + A SCIÉ₃Na₂ SiO₃Na₂ + a SCIÉ₂ -5,12 kcal/mol

Ce réaction, légèrement exotérmica, desprende anhídrido carbónico gaseoso -que burbujea entre la masse en fusion- et conduit à un premier silicate sódico, de point de fusion 1087 °C.

D'accord avec la termodinámica, le mélange de deux substances de points de fusion différentes présente un “Point de Liquidus”Modèle:Cite requise que se situe entre les des deux substances en contact. De cette forme le mélange de la silice et le silicate sódico formé donne lieu à un produit de SiO₂ et silicates, déjà en état liquide à des températures que ne dépassent pas les 1200 °C, loin des plus de 2000 °C nécessaires pour préparer le verre de cuarzo.

Au produit ainsi obtenu se lui donne corrientemente le nom générique de silicate sódico, si bien avec cette dénomination s'identifie à un ensemble de produits dérivés de la fusion du cuarzo avec des sels sódicas (généralement carbonatos) en des différentes proportions d'un et un autre composant. Industrialmente Se préparent des silicates sódicos avec des proportions molares de chaque composant situées entre:

3,90 moles De SiO₂ / 1 mol de Na₂Ou et 1,69 moles de SiO₂ / 1 mol de Na₂Ou

NOTE: la proportion estequiométrica d'un metasilicato sódico pur serait de 1 mol de SiO₂ / 1 mol de Na₂Ou

Ces silicates sódicos présentent un aspect vítreo, transparent et très quebradizo. Pour obtenir une viscosidad de l'ordre des 1000 poises (nécessaire pour son moldeado) se précisent des températures que, en fonction de sa composition, ils oscillent entre les 1220 °C pour le silicate le plus riche en SiO₂, et les 900 °C pour le plus pauvre. Ils sont très solubles en de l'eau: entre 35% et 50% en poids de silicate, selon le contenu en SiO₂. Sa faute de rigidité mécanicienne et sa solubilidad en de l'eau leur font inutiles comme des remplaçants du verre de cuarzo en aucune de ses applications.

ils rarement se présentent dans l'industrie en forme solide, mais sous la forme de dissolution acuosa. Sa solution en de l'eau s'utilise comme pegamento cerámico très efficace ou comme matière première pour la production moyennant hidrólisis de gel de silice, substance usée comme absorbente de l'humidité (tours de séché de gaz, etc.) Ou comme composant de certains produits tels comme des pneumatiques pour des véhicules et autres applications dans l'industrie chimique.

Sa production se réalise en des fours continus de balsa échauffés moyennant la combustion de dérivés du pétrole et fréquemment aussi avec énergie électrique, à des températures le plus élevées possibles (dedans d'une certaine rentabilité) afin d'augmenter la productivité du four. Ces températures ont l'habitude de se situer entre les 1400 °C et les 1500 °C.

Verres de silicate sódico

Afin d'obtenir un produit avec des propriétés similaires aux du verre de cuarzo à des températures alcanzables par des milieux techniquement rentables, se produit un verre de silicate sódico à celui que se lui ajoutent autres composants qu'ils lui fassent plus résistant mecánicamente, inerte aux agents chimiques à température environnement -très particulièrement à l'eau- et que gardent sa transparence à la lumière, au moins dans le spectre visible.

Ces composants sont des métaux alcalinotérreos, en particulier magnesio, calcio ou bario, outre aluminium et autres éléments en des moindres quantités, quelqu'uns desquels apparaissent apportés comme impurezas par les matières premières (cas du fer, l'azufre ou autrui). Les matières premières qui s'utilisent pour l'élaboration de verres de ce type ils se choisissent entre celles-là que présentent un moindre coût:

• Pour le cuarzo:
  • Sables feldespáticas, de pureté en SiO₂ supérieure à 95% et avec le mineur contenu en des composants férricos possible (entre 0,15% et 0,01% en des termes de Foi₂Ou₃)
  • Cuarcitas molidas
• Pour le sodium:
  • Carbonatos sódicos naturels (gisements des EE.UU. et l'Afrique).
  • Carbonato sódico Synthétique, le plus utilisé en Europe.
  • Sulfato sódico Synthétique, subproducto de l'industrie chimique.
  • Nitrato sódico Naturel (nitrato du Chili).
  • Cloruro sódico Ou sel commun.
    • Ces trois derniers, utilisés en des petites proportions, en raison du desprendimiento de gaz polluants pendant l'élaboration du verre: SOUS_X, NE_X, Cl₂.
• Pour le Calcio:
  • Calizas naturels.
• Pour le Magnesio:
  • Dolomitas naturels.
• Pour le Bario:
  • Sulfato bárico naturel (baritina).
• Pour l'Aluminium:
  • Feldespatos naturels (caolines).

La production industrielle de ce type de verres se réalise, de même que dans le cas des silicates sódicos, en des fours pour verre, généralement de balsa, échauffés moyennant la combustion de dérivés du pétrole avec soutien, en beaucoup de cas, d'énergie électrique à des températures qu'oscillent entre les 1450 °C et les 1600 °C. Dans ces fours il s'introduit un mélange en poussière légèrement humedecida (˜5% d'eau) et préalablement dosificada des matières premières déjà citées. Ce mélange de matières minérales réagit (à des vitesses appréciables et, évidemment, combien majeures meilleure) pour former l'ensemble de silicates que, combinés et mêlés, donneront lieu à cette substance à celle que se dénomme verre commun.

Propriétés du verre commun

Les propriétés du verre commun sont une fonction autant de la nature des matières premières comme de la composition chimique du produit obtenu. Cette composition chimique s'a l'habitude de représenter en forme de pourcentages en poids des óxidos plus stables à température environnement de chacun des éléments chimiques que le forment. Les compositions des verres silicate sódicos plus utilisés se situent dedans des limites que s'établissent dans la table adjointe.

Beaucoup d'études -très particulièrement dans la première moitié du siècle XX- ont essayé établir des corrélations entre ce que s'a dénommé la structure interne du verre –généralement basé sur théories atomiques– et les propriétés remarquées dans les verres. Produit de ces études ils ont été un ensemble de relations, de nature absolument empirique, que représentent de façon surprenantement précise beaucoup de de ces propriétés moyennant des relations linéaires entre le contenu des éléments chimiques qu'ils forment un verre déterminé (exprimé sous la forme du contenu en pourcentage en poids de ses óxidos plus stables) et la grandeur en représentant dite propriété. Curieusement, les corrélations avec les compositions exprimées en forme molar ou atomique sont beaucoup moins fiables.

NOTE: dans ce cas, les contenus en MgO, Foi₂Ou₃ et SOUS₃ sont conséquence des impurezas de la caliza, sable et le sulfato sódico, respectivement.

• La viscosidad s'exprime dans la figure 3⁽⁶⁾. [Http://www.areadecalculo.com/monograficos/vidrio/pdfs/anexo.pdf Coefficients pour le calcul de propriétés du verre (tableau)]

L'absorption (ou transparence)⁽⁷⁾ à la lumière des verres de silicate sódico dans la zone du spectre visible (0,40 μ à 0,70 μ) dépend de son contenu en des éléments de transition (Ni et Foi dans l'exemple). Pourtant, autant en l'ultravioleta comme en l'infrarrojo le verre se comporte pratiquement comme un objet presque opaco, indépendamment de n'importe qui de ces éléments.

• • (1) La densité est quelque chose plus élevée qu'en le cuarzo fondu 2,5 face à 2,2 g/cm³).
  • (2) Le coefficient de dilatation thermique linéaire à température environnement, il est notablement plus grand que le de la silice fondue (quelques 20 fois plus), par ce que les objets de verres de silicate sódico sont moins résistants au "choc thermique".
  • (3) Son indice de refracción est légèrement majeur que le de le verre de cuarzo et peut s'augmenter moyennant l'usage d'additifs.
  • (4) La résistance à la traction à n'importe quel type de verre est une grandeur qui dépend extraordinariamente de l'état de la surface de l'objet en question, par ce que sa cuantificación est complexe et peu fiable.
  • (5) La résistance à l'attaque chimique ou physicien (dissolution) des verres communs il est une fonction de sa composition chimique fondamentalement. Cependant, en tous ils cette résistance est élevée. Il s'a l'habitude de mesurer moyennant une série de preuves tipificadas internationalement. Entre les plus usées:
    • DIN 12116
    • DIN 52322
    • DIN 12111
  • L'atacabilidad des verres aussi se modifie moyennant des traitements superficiels: avec SOUS₂, Sn, Toi, et autrui.
  • (6) Pour moldear un verre est nécessaire une viscosidad que se situe entre 1000 poises et 5000 poises. Dans le cas de la silice ils sont des nécessaires températures de plus de 2600 °C, en autant que pour les verres communs il suffit avec 1200 °C, environ.
  • (7) L'absorption de la lumière il se voit influenciada par la structure intime de ces matières transparentes. Dans le cas d'une structure Si-Ou l'absorption de photons est baisse, même pour des longueurs petites d'onde (transparence aux rayons RAISIN). il n'est pas ainsi lorsque à cette simple structure ils se lui ajoutent autres éléments (Na, Mg Ca, etc.) Qu'ils influent decisivamente dans l'absorption aux longueurs d'onde petites (mineures de 200 nm) et en les infrarrojas (supérieurs à 700 nm). Par ailleurs, la présence dans le réseau vítrea de éléments de transition (voir Table périodique des éléments) il produit des absorptions sélectives de radiation visible, ce que permet, entre autres choses, colorear les verres avec une ample gamme de nuances.

Recyclage du verre

Dépôt public pour recyclage de verre. En celui-ci, ils existent trois divisions pour séparer le verre selon sa couleur: transparent, vert et ambre.

Le verre est un matériel totalement reciclable et n'y a pas limite dans la quantité de fois que peut être reprocesado. Au le recycler ils ne se perdent pas les propriétés et il s'épargne une quantité d'énergie d'autour de 30% quant au verre nouveau.

Pour son approprié recyclage le verre est séparé et classé selon son type lequel par le commun est associé à sa couleur, un classement général est celle qui divise aux verres en trois groupes: vert, ambre ou café et transparent. Le procès de recyclage après du classement du verre requiert que tout matériel d'autrui soit séparé comme sont tu bouches métalliques et étiquettes, après le verre il est triturado et fondu joins avec sable, hidróxido de sodium et caliza pour fabriquer nouveaux produits qui auront identiques propriétés quant au verre fabriqué directement des ressources naturelles. Dans quelques villes du monde se sont implémenté programmes de recyclage de verre, en elles ils peuvent se trouver des conteneurs spéciaux pour verre en des lieux publics.

Dans certains cas le verre il est reutilizado, plutôt que recyclé. il ne se fond pas, mais qu'il se revient à utiliser uniquement en le lavant (dans le cas des récipients). En acristalamientos, aussi se peut profiter du verre en le coupant à nouveau (à condition qu'il se précise une unité une plus petite).

Voyez-vous aussi

• Verre flotado
• Verre armé
• Verre tempéré
• Verre laminado
• Verre soufflé
• Vidriado

Tu raccordes externes

Commons

• Wikimedia Commons Héberge contenu multimédia sur verre.
• Le mythe du verre liquide
• Glass: Liquid or Solid -- Science vs. an Urban Legend
• [Http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2003/14apr_zeroglass.htm Verre de l'Espace]

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