¿El vidrio es sólido o líquido? ¿Alguna vez escuchaste esta pregunta? Esta pregunta ha desconcertado a la gente durante mucho tiempo. Los primeros estudios sobre la estructura y definición del vidrio se llevaron a cabo en 1830 y desde entonces se han ido modificando muchos conceptos a medida que se desarrollaba la ciencia y la tecnología.
Al principio, probablemente la primera respuesta que vendría a la mente sería que el vidrio es sólido. Sin embargo, las dudas comienzan a surgir cuando nos topamos con su proceso de fabricación. ¿Entendamos un poco más sobre esto?
Existen varios métodos de producción de vidrio, como deposición química de vapor, pirólisis, irradiación de neutrones, proceso sol-gel, entre otros. El proceso más utilizado en la actualidad es el método clásico de fusión / enfriamiento.
Como su nombre lo indica, en este proceso se lleva una mezcla de sustancias en polvo a un horno, a una temperatura en torno a los 1500ºC. En este horno, la mezcla se funde (pasa de sólido a líquido) y forma una masa pastosa con una viscosidad similar a la de la miel. A continuación, este vidrio se saca del horno de fusión y se le da forma a medida que se enfría, alcanzando la estructura rígida que conocemos.
Pasos de fabricación de vidrio hechos a mano
Generalmente las sustancias utilizadas en la mezcla de vidrio como materias primas para la preparación de vidrio, son las sílice o dióxido de silicio (SiO2 ), que está presente en la arena, pero en las fábricas se acostumbra utilizar otra forma cristalina de dióxido de silicio, que es el cuarzo; La soda o soda (carbonato de sodio - Na2CO3) es el piedra caliza (carbonato de calcio - CaCO3). Estos tres materiales se trituran y se convierten en polvo, luego se mezclan en la proporción adecuada.
La masa formada con la fusión. consta de silicatos de sodio y calcio:
ceniza + piedra caliza + arena → vidrio común + dióxido de carbono
A2CO3 + CaCO3 + SiO2 → silicatos de sodio y calcio + dióxido de carbono
x en2CO3 + y CaCO3 + z SiO2 → (A2O)X . (CaCO)y. (SiO2)z+ (x + y) CO2
En las industrias, es común agregar vidrios rotos a la mezcla, que es un medio de reciclaje de vidrio.
Aunque aquí solo se mencionan sustancias inorgánicas, también hay vidrios hechos de materiales orgánicos y metálicos.
Al analizar este proceso, algunos podrían pensar que el vidrio sería líquido, ya que sale como un líquido homogéneo después de fundirse en el horno. Sin embargo, el vidrio no se clasifica como líquido ni como sólido únicamente, sino como sólido no cristalino. ¿¿¿Como asi???
Para entender, comparemos las gafas con los cristales. Estos, en general, son sólidos cristalinos, es decir, presentan una estructura cuya disposición de átomos es periódica y simétrica.
Representación ilustrativa de un sólido cristalino con una disposición cristalina simétrica y periódica.
El vidrio, por otro lado, no tiene una disposición atómica con simetría y periodicidad de traslación, sino que está formado por una red tridimensional extendida y aleatoria, como se muestra en la siguiente ilustración:
Representación ilustrativa de la red vítrea (sólido no cristalino) donde se caracteriza la ausencia de simetría y periodicidad
En base a esto, algunos afirman que el vidrio es un sólido amorfo. Sin embargo, aunque los sólidos amorfos también son sólidos no cristalinos, son diferentes de los vidrios. Mientras que los vidrios tienen una transición vítrea, los sólidos amorfos no tienen este fenómeno.
Por lo tanto, podemos definir los vidrios como sólidos no cristalinos que tienen una transición vítrea. Pero que es un ¿lentes de transición?
Cuando se enfría el vidrio fundido, las unidades de formación tardan un tiempo en orientarse para que se organicen y formen así el cristal. Este fenómeno ocurre en un rango de temperatura llamado lentes de transición. Este es un rango de temperaturas que comienza con la relajación estructural, es decir, cuando comienzan a Se producen cambios en algunas propiedades del material, como la viscosidad, la capacidad calorífica y la expansión. térmico.
Por tanto, la temperatura de transición vítrea define la transición del estado vítreo al estado viscoelástico. Se refiere a materiales que, al aplicar una fuerza, responden elásticamente, pero no de forma instantánea o permanente. El estado vítreo corresponde a un comportamiento en el que, cuando aplicamos una fuerza sobre el material, este no responde elásticamente - no se deforma - sino que absorbe y disipa energía. Entonces, el resultado es que el cuerpo se descompone.
Cuando este enfriamiento se realiza rápidamente (que es el caso del vidrio), las unidades pierden movilidad antes de organizarse y no se produce la cristalización. Esto significa que el enfriamiento del vidrio tiene lugar a una temperatura por debajo de la temperatura de transición del vidrio. Si la temperatura es superior a la temperatura de transición vítrea (característica de los vidrios), el material tendrá un comportamiento viscoelástico.
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm
