Composición y propiedades del vidrio

1. INTRODUCCIÓN

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunquetambién puede ser producido por el hombre. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.

El vidrio se obtiene a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto en el ámbito científico debido a que el vidrio es un sólido amorfo (sus moléculas no están dispuestas de forma regular) y no un sólido cristalino.

Plinio el Viejo (siglo I), en su Historia Natural, cuenta que unos mercaderes que se dirigían hacia Egipto para vender natrón (carbonato de sodio), se detuvieron para cenar a orillas del río Belus, en Fenicia. Como no había piedras para colocar sus ollas, decidieron utilizar algunos trozos de natrón. Calentaron sus alimentos, comieron y se dispusieron a dormir. A la mañana siguiente vieron asombrados que las piedras se habían fundido y habían reaccionado con la arena para producir un material duro y brillante, el vidrio.

En realidad, el hombre aprendió a fabricar el vidrio muchísimo tiempo antes en forma de esmaltes vitrificados, la fayenza. Hay cuentas de collares y restos de cerámica elaborados con fayenza en tumbas del periodo predinástico de Egipto, en las culturas Naqada (3500-3200 a. C.)1

Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o abalorios. Es probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la manufactura del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas producidas durante el reinado de Tutmosis III(1504-1450 a. C.). La fabricación del vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania.2 En esta época se descubrió que añadiendo óxido de manganeso se podía aclarar el vidrio.3

2. MATERIALES Y TÉCNICAS

Antes de proceder con el catalogo explicativo de las distintas técnicas que se emplean para la realización de vidrieras artísticas, conviene enumerar una relación de materiales y esta pasa por la descripción del material fundamento de la vidriera, el vidrio y sus distintas formas.

La aparición de los primeros objetos de vidrio que fueron fabricados no ha podido determinarse. Probablemente apareció accidentalmente como un residuo, subproducto de la fabricación de cobre o cerámica. Pero la tradición recoge una versión procedente de Plinio el Viejo que narra como unos mercaderes fenicios desembarcaron a orillas del río Belus, y no hallando piedras donde apoyar sus marmitas para preparar la comida, utilizaron trozos de su propia mercancía que consistía en bloques de carbonato sódico, al fundirse este y mezclarse con la arena de sílice por efecto del fuego, fluyo un líquido hasta entonces desconocido, el vidrio.

El vidrio por sus características físico químicas se ha definido como un sólido amorfo o un liquidosubenfriado de viscosidad infinita. La dificultad para incluirlo en ninguno de los tres estados de agregación de la materia, ha dado lugar a pensar en un cuarto estado: el estado vítreo.

Se define como un material rígido a temperatura ambiente de muy elevada viscosidad y sin señales de cristalización, formado a partir de compuestos inorgánicos.

La composición mas habitual del vidrio es un vitrificante (sílice), un fundente (sosa) y un estabilizante (cal).

Este compuesto se funde a una temperatura de alrededor de 1300º C, en un crisol adquiriendo un estado liquido maleable que permite trabajarlo por procedimientos como el soplado, el estampado, el laminado hilado o vertido sobre molde para después enfriarlo muy lentamente en un horno de recocido.

La adición de determinados óxidos metálicos a la mezcla en el crisol, dará lugar a las distintas coloraciones del vidrio.

2.1. COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES

radicionalmente se ha considerado que la materia podía presentarse bajo tres formas: la sólida, la líquida y la gaseosa. Nuevos medios de investigación de su estructura íntima –particularmente durante el siglo XX– han puesto al descubierto otras formas o estados en los que la materia puede presentarse. Por ejemplo el estado mesomorfo (una forma líquida con sus fases esmécticas, nemáticas y colestéricas), el estado de plasma (o estado plasmático, propio de gases ionizados a muy altas temperaturas) o el estado vítreo, entre otros.

Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo, al igual que los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótopos, transparentes a la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura interna a través de medios como la difracción de rayos X, da lugar a bandas de difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscosidad va disminuyendo paulatinamente –como la mayor parte de los líquidos- hasta alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición entre el estado sólido y el líquido o "punto de fusión".

Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido subenfriado o líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del estado vítreo como un estado metaestable al que una energía de activación suficiente de sus partículas debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido cristalino.

• VIDRI

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