IL VETRO

Il vetro è una sostanza molto particolare, in quanto, a rigore, non la si può considerare ne solida, ne liquida: infatti spesso si parla di “stato vetroso”.
In effetti, quando nella sua fabbricazione viene raffreddata la sostanza fusa di partenza, questa non ha il tempo di cristallizzare, per cui il vetro si presenta dapprima come una massa vischiosa e pastosa, per diventare poi un solido amorfo ed omogeneo.
Per quanto detto, il vetro non presenta un punto di fusione definito, ma passa da solido a pastoso a liquido in un certo intervallo di temperature compreso tra i 500 ed i 1700 gradi centigradi.
In questo intervallo di temperatura, dato che, come abbiamo detto, il vetro presenta un aspetto pastoso, può essere facilmente lavorato, per assumere le forme più disparate.
Il vetro è duro, ma fragile (infatti si rompe facilmente) ed è chimicamente inerte: solo l’acido fluoridrico (HF) lentamente lo corrode. Per tale motivo questo acido viene talvolta usato per fare a freddo decorazioni sul vetro.
La principale materia prima per fabbricare il vetro è la sabbia silicea, costituita per oltre il 95% da biossido di silicio (SiO2), ma le sabbie quarzose arrivano fino ad un contenuto del 99,8% di SiO2.
Queste sabbie contengono spesso impurezze, sopratutto ossido ferroso (FeO) che da al vetro un colore verde ed ossido ferrico (Fe2O3) che da al vetro un colore giallo.
Il colore dato dalle impurezze può venire neutralizzato aggiungendo biossido di manganese (MnO2), detto “sapone dei vetrai”.
Alla sabbia silicea si aggiunge il fondente, cioè una sostanza capace di abbassare il punto di fusione della silice (SiO2). Nella fabbricazione del vetro comune si usa come fondente il carbonato di sodio (Na2CO3), mentre, nella fabbricazione di vetri pregiati come il cristallo, si usa il carbonato di potassio (K2CO3).
Si aggiungono anche sostanze dette stabilizzanti, cioè che rendono il vetro resistente agli agenti atmosferici. Sempre nella fabbricazione del vetro comune, si usa il carbonato di calcio (CaCO3).
Nella fabbricazione dei cristalli si aggiungono anche ossidi di piombo che impartiscono a questo tipo di vetro una particolare brillantezza.
Quando si porta alla fusione questo miscuglio di sabbia silicea e carbonati di sodio e di calcio, avviene dapprima la decomposizione di questi ultimi:

Na2CO3  —->   Na2O + CO2
CaCO3    —->   CaO   + CO2

L’anidride carbonica CO2 (essendo un gas) sfugge dall’impasto sotto forma di bolle.
Successivamente, gli ossidi di sodio e di calcio (Na2O e CaO) si legano alla silice (SiO2) formando i metasilicati di sodio e di calcio, che sono poi i componenti effettivi della struttura chimica del vetro:

Na2O + SiO2   —->   Na2SiO3 (metasilicato di sodio)
CaO   + SiO2   —->   CaSiO3   (metasilicato di calcio)

Nel caso dei cristalli, al posto di Na2SiO3, troveremo K2SiO3 (metasilicato di potassio).
Questa che abbiamo descritta è la fabbricazione del comune vetro bianco. Nella fabbricazione di vetri colorati, si aggiungono altre sostanze che impartiscono al vetro il colore desiderato. Ad esempio l’ossido rameico (CuO)  o l’ossido ferroso (FeO) per il verde, Ossido Cobaltoso (CoO) o Cobatico (Co2O3) per il blu, l’ossido rameoso (Cu2O) per il rosso, il permanganato di potassio (K2Cr2O7) per il viola etc …

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Ingegnere Chimico
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