EL VIDRIO Y VIDRIERÍA DE LABORATORIO

 TECNICAS DE LABORATORIO I

BLOQUE II

CONOCE EL VIDRIO, LA VIDRIERIA, LA MEDICIÓN DE VOLÚMENES Y LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES PORCENTUALES.

TEMA 1 EL VIDRIO Y VIDRIERÍA DE LABORATORIO

                                                                         ¿QUE ES EL VIDRIO?

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunque también puede ser producido por el hombre. El vidrio fundido es maleable y se le da forma mediante diversas técnicas (soplado, laminado, moldeado, etc.). En frío puede ser tallado y a bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar). Un ejemplo del vidrio encontrado en la naturaleza es la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas (sílice fundido por impacto de meteorito).

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Se ha aplicado el nombre de vidrio a la mezcla de diversas sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, cuando se encuentran en estado vítreo, sin embargo, desde hace muchos siglos, la palabra vidrio se ha designado comúnmente al material inorgánico empleado para manufactura recipientes, botellas y ventanas.

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El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). Esta composición puede cambiar al sustituir  los ingredientes (fosfatos y/o boratos), cambiando la cualidad y calidad del producto. Suele ser transparente, pero también puede ser translúcido u opaco y su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación

El vidrio es una sustancia amorfa que ni es un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas en forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. Se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización (El término "cristal" es utilizado 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) y el calentamiento puede devolverle su forma líquida.

Es un material con una enorme cantidad de usos y su fabricación es quizá una de las tecnologías más antiguas. Con el paso del tiempo se fueron implementando nuevos elementos a la fabricación del vidrio para obtener diferentes tipos.

EL VIDRIO EN LA ANTIGÜEDAD

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.

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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.)

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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.  En esta época se descubrió que añadiendo óxido de manganeso se podía aclarar el vidrio.

En el México prehispánico hubo abundantes muestras de trabajos en obsidiana, se han encontrado puntas de flechas, orejeras y máscaras entre otros objetos fabricados con ella y otros vidrios naturales; sin embargo el proceso de fabricación era desconocido.

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La fabricación del vidrio llegó a la Nueva España con la llegada del primer virrey Antonio de Mendoza, cuando…”llevó muchos maestros de oficios primos para ennoblecer su provincia, y a México principalmente; como decir molde e imprenta de libros y letras; vidrio que los indios no conocía….”  Por lo que, el primer taller que lo fabricó en el continente americano fue establecido en la Ciudad de Puebla. El español Antonio de Espinosa fue el primer vidriero de México. En 1542 estableció un obraje (taller) en la calle del Venado, en Puebla, aunque un año más tarde el cabildo le prohibió que cortara leña “a menos de dos leguas a la redonda de la ciudad porque gustaba mucho en su oficio”.

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Espinosa siguió fabricando botellones, redomas (vasijas anchas en el fondo y angostas en la boca), vinateras y vasos de vidrio blanco, verde y azul. Su taller fue el único de la Nueva España, incluso exportaba parte de su producción a Perú y Guatemala. 

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Posteriormente, en la casa del apartado, en la Ciudad de México, se construyó en le siglo XVII la mayor fábrica de vidrio del virreinato.

SU COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES

La mezcla u horneada de la cual se hace el vidrio contiene algunos materiales fundamentales:

                                                             Sílice (casi siempre)

Óxidos de Ca, Na, Bo, Pb u otros elementos

                                                             Hidróxido de K

La mayoría de los vidrios comerciales contienen de 60 a 80% de arena (sílice) por unidad de peso.

El principal factor que interviene en la fabricación del vidrio es el cuarzo, que es la formación más simple del sílice. Se parece a la arena de las playas, pero sin impurezas, las cuales le son removidas. El sílice se funde a temperaturas muy elevadas para formar el vidrio y se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como el sílice,  

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Fundentes como los álcalis y estabilizantes como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo, aunque también hay hornos eléctricos. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1,500ºC y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar un recocido, encontrándose la temperatura entre 1,200 a 800ºC.  Este vidrio es sometido a un proceso de laminación u otro método de moldeo.

De acuerdo a su composición, algunos vidrios se pueden fundir a 500ºC; en cambio, otros necesitan 1,650ºC. La resistencia a la tracción, que suele estar entre los 3 000 y 5 000 N/cm2, puede llegar a los 70 000 N/cm2 si recibe un tratamiento especial.

La densidad relativa (con respecto al agua) puede ser de 2 a 8, es decir, el vidrio puede ser más ligero que el aluminio o más pesado que el acero, por lo que sus propiedades ópticas y eléctricas pueden variar mucho.

Las impurezas en las materias primas afectan el color del vidrio, los fabricantes añaden manganeso con el fin de eliminar los efectos de pequeñas cantidades de hierro que producen tonos verdes y pardos. El cristal puede colorearse disolviendo en él óxidos metálicos, sulfuros o selenuros. Otros colorantes se dispersan en forma de partículas microscópicas.

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