Propiedades del vidrio:
El vidrio es una masa amorfa transparente. Se caracteriza porque carece de punto de fusión determinado y desde su estado liquido se vuelve cada vez más pastoso a medida que se enfría y el estado sólido lo adquiere a gran diferencia de temperatura y sin cesar de mantenerse amorfo. Esto se debe a la viscosidad del vidrio que aumenta rápidamente con el descenso de temperatura e impide que las moléculas tomen la forma cristalina.
La viscosidad, propiedad tan importante del vidrio, permite elaborar productos soplados, pero trae dificultades en la elaboración, al oponerse al desprendimiento de burbujas gaseosas retenidas durante la fusión y exige una fluidificación final alrededor de 1400 °C., Además, si se enfría muy rápidamente, se desarrollan en el vidrio tensiones inertes (de temple) que lo hacen frágil.
Desde que vitrificación se refiere a la fusión incipiente de unas mezclas de sólidos granulados, desvitrificación se refiere a la formación de cristales de un material en el estado vidrioso. Los silicatos individuales difieren grandemente en la prontitud con que ellos se desvitrifican, o sea, que pasan de un estado vidrioso al cristalino. El metasilicanato de sodio puro (Na2O. SiO2) cristaliza muy rápidamente. Los vidrios comerciales soda-cal-sílice (Na2O . 3CaO. 6SiO2) se pueden enfriar y no cristalizan el vidrio industrial es esencialmente una solución compleja de compuestos y es como cualquier otra mezcla de sales fundidas donde existe un equilibrio definido. Ella difiere solamente en que cuando el vidrio fundido se enfría, se hace continuamente más viscoso que las moléculas se mueven más o menos lentamente. El tiempo necesario para alcanzar el equilibrio químico llega a ser aumentado grandemente a bajas temperaturas. Debido a esta propiedad, los vidrios no tienen punto de fusión definido. Esta propiedad hace posible trabajar el vidrio a la llama y también trabajarlo para industrializarlo.
El vidrio es mal conductor del calor de la electricidad. Un buen vidrio debe resistir a la acción de los agentes atmosféricos, agua, CO2, ácidos y álcalis diluidos.
Ø Materias Primas:
Como materias primas para la elaboración del vidrio se emplean óxidos ácidos y óxidos básicos.
A. – Los óxidos ácidos utilizan, sea en primer lugar la sílice (SiO2), que constituye el 40- 75 % de los vidrios: el anhídrido bórico (B2O3), constituyente importante de los vidrios de bajo coeficiente de dilatación (Pirex); la alúmina (Al2O3), etc.
B. – Los óxidos básicos utilizados se obtienen de metales alcalinos, alcalinotérreos, etc. ; en forma de óxidos o de sus sales.
C. –Además se emplean sales y óxidos varios para colorear los vidrios.
a) Óxidos ácidos:
SÍLICE. –Es el mayor ingrediente de los vidrios comerciales. Se emplea como cuarzo o arena, donde la pureza varía de acuerdo a su origen. La arena debe ser de tamaño uniforme, ni muy pulverizada ni muy grueso el grano: puesto que muy pulverizado forma espuma e hincha la masa durante la fusión y si el tamaño es muy grande no puede reaccionar con los otros metales y no se disuelve completamente, apareciendo el vidrio con piedras. De aquí se requiere arena en su mayoría de grano medio. Se determina la fineza pasándola por cedazos de diferentes mallas.
Las arenas arcillosas como se encuentran, están mezcladas con cierta cantidad de arcilla y otras impurezas, y cuando contiene poco Fe se purifican, empleándose para elaborar vidrios incoloros.
Las impurezas de Sílice suelen ser: Hierro, Aluminio y materia orgánica. La presencia de pequeñas cantidades de aluminio no afecta al vidrio: el hierro actúa como agente colorante produciendo un verde intenso; que depende de la cantidad existente y del grado de oxidación. Para los vidrios incoloros la arena debe contener la menor cantidad de hierro posible, mientras que para el vidrio común, tales como el de botella, no afecta.
Las mejores arenas para vidrios por su pureza son: Fontainebleau y Nemours en Francia; las islas Wight en Inglaterra; las Berkley Srings en América y las de Australia. Las arenas contienen Al2O2 en cantidades que pueden llegar hasta 2-3% y pueden tener efectos importantes en el vidrio terminado.
ACIDO BORICO.- B (OH)3 y bórax (B4O7Na2.1OH2O). –Se usa para vidrios resistentes al calor y para vidrios de óptica. Eleva la resistencia química, la dureza, la fusibilidad, rebaja el coeficiente de dilatación y modifica el índice de refracción.
ALUMINA.- Al2O3. –Empleada en forma de feldespatos, forma aluminatos, que junto con la cal y la magnesia aumenta la resistencia del vidrio y elevan su punto de fusión. La alumina en gran cantidad enturbia la masa fundente.
b) Óxidos Básicos:
ALCALINOS: SODIO Y POTASIO.-
Ø Carbonato de sodio anhídrido (soda Solvay): Es la fuente de sodio mas empleada. El sulfato de sodio que reemplaza a la sosa se emplea mezclándolo con 6 o 7 % de carbón (evitando el exceso porque entonces en el horno se formaría sulfuro de sodio que teñiría el vidrio color pardo y tendrá que corregirse con un oxidante; y también el exceso de carbón facilita la formación de sulfuro de calcio), y a temperatura elevada es descompuesta por la sílice; se desprende todo el azufre como anhídrido sulfuroso y en esa forma se pierde. También se emplea nitrato de sodio (Nitro de Chile), se emplea como oxidante para destruir la materia orgánica y para pasar el hierro a sal ferrica.
Ø Carbonato de potasio (potasa). –Es la fuente principal de potasio en la industria del vidrio. El nitrato de potasio se emplea como oxidante.
ALCALINOS TERREOS:
Ø Calcio: Se introduce el calcio como carbonato, oxido, etc. En la naturaleza se encuentran calizas de suficiente pureza para usarlas después de un simple desmenuzado, empleándose también creta blanca. Para vidrios finos se utiliza el mármol; las calizas deben estar en lo posible, exentas de hierro, mientras que el magnesio no afecta la calidad del vidrio.
Ø Bario: Se emplea generalmente como carbonato natural o precipitado. Los vidrios que tienen bario son más pastosos y se prestan para artículos prensados. El oxido bárico aumenta el brillo y el peso especifico del vidrio y facilita el proceso de fusión. El bario puede sustituir al plomo en el Flint-Glass.
OTROS METALES:
Ø Plomo: El plomo se emplea en forma de minio (Pb3O4) y litargirio (PbO) que hacen al vidrio brillante y le dan mayor poder refringente; pero en cambio lo hacen blando y fusible. El minio actúa como oxidante por el oxigeno que desprende y por esta razón es más empleado.
Ø Magnesio: El oxido de magnesio hace al vidrio refractario sin modificar su dureza y al mismo tiempo aumenta su tenacidad, mucho más que por la acción del oxido calcico. Por lo tanto su agregado a un vidrio de calcio da un producto más tenaz y refractario.
Ø Cinc: Se usa como oxido de cinc y reemplaza al calcio y al plomo, especialmente en los vidrios modernos, resistentes al calor; también se emplea en vidrios de óptica porque aumenta la refracción y rebaja la dispersión.
MATERIAS OPACIFICANTES:
Ø Para obtener vidrios ópalos y color blanco opaco, muy empleados para la iluminación eléctrica, etc., se agregan al vidrio productos que dan lugar a precipitaciones coloidales por enfriamiento (cuerpos solubles en el vidrio fundido, pero insolubles o poco solubles en el vidrio sólido). Se emplean óxidos y sales.
· Arsnico: Como arsénico blanco (As2O2)
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vidrio antibala
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El vidrio es una masa amorfa transparente. Se caracteriza porque carece de punto de fusión determinado y desde su estado liquido se vuelve cada vez más pastoso a medida que se enfría y el estado sólido lo adquiere a gran diferencia de temperatura y sin cesar de mantenerse amorfo. Esto se debe a la viscosidad del vidrio que aumenta rápidamente con el descenso de temperatura e impide que las moléculas tomen la forma cristalina.
La viscosidad, propiedad tan importante del vidrio, permite elaborar productos soplados, pero trae dificultades en la elaboración, al oponerse al desprendimiento de burbujas gaseosas retenidas durante la fusión y exige una fluidificación final alrededor de 1400 °C., Además, si se enfría muy rápidamente, se desarrollan en el vidrio tensiones inertes (de temple) que lo hacen frágil.
Desde que vitrificación se refiere a la fusión incipiente de unas mezclas de sólidos granulados, desvitrificación se refiere a la formación de cristales de un material en el estado vidrioso. Los silicatos individuales difieren grandemente en la prontitud con que ellos se desvitrifican, o sea, que pasan de un estado vidrioso al cristalino. El metasilicanato de sodio puro (Na2O. SiO2) cristaliza muy rápidamente. Los vidrios comerciales soda-cal-sílice (Na2O . 3CaO. 6SiO2) se pueden enfriar y no cristalizan el vidrio industrial es esencialmente una solución compleja de compuestos y es como cualquier otra mezcla de sales fundidas donde existe un equilibrio definido. Ella difiere solamente en que cuando el vidrio fundido se enfría, se hace continuamente más viscoso que las moléculas se mueven más o menos lentamente. El tiempo necesario para alcanzar el equilibrio químico llega a ser aumentado grandemente a bajas temperaturas. Debido a esta propiedad, los vidrios no tienen punto de fusión definido. Esta propiedad hace posible trabajar el vidrio a la llama y también trabajarlo para industrializarlo.
El vidrio es mal conductor del calor de la electricidad. Un buen vidrio debe resistir a la acción de los agentes atmosféricos, agua, CO2, ácidos y álcalis diluidos.
Ø Materias Primas:
Como materias primas para la elaboración del vidrio se emplean óxidos ácidos y óxidos básicos.
A. – Los óxidos ácidos utilizan, sea en primer lugar la sílice (SiO2), que constituye el 40- 75 % de los vidrios: el anhídrido bórico (B2O3), constituyente importante de los vidrios de bajo coeficiente de dilatación (Pirex); la alúmina (Al2O3), etc.
B. – Los óxidos básicos utilizados se obtienen de metales alcalinos, alcalinotérreos, etc. ; en forma de óxidos o de sus sales.
C. –Además se emplean sales y óxidos varios para colorear los vidrios.
a) Óxidos ácidos:
SÍLICE. –Es el mayor ingrediente de los vidrios comerciales. Se emplea como cuarzo o arena, donde la pureza varía de acuerdo a su origen. La arena debe ser de tamaño uniforme, ni muy pulverizada ni muy grueso el grano: puesto que muy pulverizado forma espuma e hincha la masa durante la fusión y si el tamaño es muy grande no puede reaccionar con los otros metales y no se disuelve completamente, apareciendo el vidrio con piedras. De aquí se requiere arena en su mayoría de grano medio. Se determina la fineza pasándola por cedazos de diferentes mallas.
Las arenas arcillosas como se encuentran, están mezcladas con cierta cantidad de arcilla y otras impurezas, y cuando contiene poco Fe se purifican, empleándose para elaborar vidrios incoloros.
Las impurezas de Sílice suelen ser: Hierro, Aluminio y materia orgánica. La presencia de pequeñas cantidades de aluminio no afecta al vidrio: el hierro actúa como agente colorante produciendo un verde intenso; que depende de la cantidad existente y del grado de oxidación. Para los vidrios incoloros la arena debe contener la menor cantidad de hierro posible, mientras que para el vidrio común, tales como el de botella, no afecta.
Las mejores arenas para vidrios por su pureza son: Fontainebleau y Nemours en Francia; las islas Wight en Inglaterra; las Berkley Srings en América y las de Australia. Las arenas contienen Al2O2 en cantidades que pueden llegar hasta 2-3% y pueden tener efectos importantes en el vidrio terminado.
ACIDO BORICO.- B (OH)3 y bórax (B4O7Na2.1OH2O). –Se usa para vidrios resistentes al calor y para vidrios de óptica. Eleva la resistencia química, la dureza, la fusibilidad, rebaja el coeficiente de dilatación y modifica el índice de refracción.
ALUMINA.- Al2O3. –Empleada en forma de feldespatos, forma aluminatos, que junto con la cal y la magnesia aumenta la resistencia del vidrio y elevan su punto de fusión. La alumina en gran cantidad enturbia la masa fundente.
b) Óxidos Básicos:
ALCALINOS: SODIO Y POTASIO.-
Ø Carbonato de sodio anhídrido (soda Solvay): Es la fuente de sodio mas empleada. El sulfato de sodio que reemplaza a la sosa se emplea mezclándolo con 6 o 7 % de carbón (evitando el exceso porque entonces en el horno se formaría sulfuro de sodio que teñiría el vidrio color pardo y tendrá que corregirse con un oxidante; y también el exceso de carbón facilita la formación de sulfuro de calcio), y a temperatura elevada es descompuesta por la sílice; se desprende todo el azufre como anhídrido sulfuroso y en esa forma se pierde. También se emplea nitrato de sodio (Nitro de Chile), se emplea como oxidante para destruir la materia orgánica y para pasar el hierro a sal ferrica.
Ø Carbonato de potasio (potasa). –Es la fuente principal de potasio en la industria del vidrio. El nitrato de potasio se emplea como oxidante.
ALCALINOS TERREOS:
Ø Calcio: Se introduce el calcio como carbonato, oxido, etc. En la naturaleza se encuentran calizas de suficiente pureza para usarlas después de un simple desmenuzado, empleándose también creta blanca. Para vidrios finos se utiliza el mármol; las calizas deben estar en lo posible, exentas de hierro, mientras que el magnesio no afecta la calidad del vidrio.
Ø Bario: Se emplea generalmente como carbonato natural o precipitado. Los vidrios que tienen bario son más pastosos y se prestan para artículos prensados. El oxido bárico aumenta el brillo y el peso especifico del vidrio y facilita el proceso de fusión. El bario puede sustituir al plomo en el Flint-Glass.
OTROS METALES:
Ø Plomo: El plomo se emplea en forma de minio (Pb3O4) y litargirio (PbO) que hacen al vidrio brillante y le dan mayor poder refringente; pero en cambio lo hacen blando y fusible. El minio actúa como oxidante por el oxigeno que desprende y por esta razón es más empleado.
Ø Magnesio: El oxido de magnesio hace al vidrio refractario sin modificar su dureza y al mismo tiempo aumenta su tenacidad, mucho más que por la acción del oxido calcico. Por lo tanto su agregado a un vidrio de calcio da un producto más tenaz y refractario.
Ø Cinc: Se usa como oxido de cinc y reemplaza al calcio y al plomo, especialmente en los vidrios modernos, resistentes al calor; también se emplea en vidrios de óptica porque aumenta la refracción y rebaja la dispersión.
MATERIAS OPACIFICANTES:
Ø Para obtener vidrios ópalos y color blanco opaco, muy empleados para la iluminación eléctrica, etc., se agregan al vidrio productos que dan lugar a precipitaciones coloidales por enfriamiento (cuerpos solubles en el vidrio fundido, pero insolubles o poco solubles en el vidrio sólido). Se emplean óxidos y sales.
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