Il vetro, secondo Plinio il Vecchio, fu scoperto accidentalmente da mercanti Fenici nel 5000 A.C. Per molte delle sue caratteristiche deve essere considerato un solido, ma per altre va annoverato fra i liquidi (dei quali possiede la struttura disordinata, l’isotropia ecc.).

All’epoca della scoperta, i mercanti Fenici accendendo un fuoco sulla sabbia e appoggiando le pentole su blocchi di nitrato, videro che col calore si formava un liquido e che una volta raffreddato diventava rigido.

Il vetro solitamente viene definito come un “liquido a elevata viscosità”, cioè un prodotto omogeneo che possiede l’isotropia dei liquidi e la tenacità dei solidi; oppure un materiale fuso che col raffreddamento ha acquistato rigidità, ma non l’ordinamento regolare che caratterizza i cristalli.

Si conoscono diversi composti che una fusi possano dare origine per raffreddamento a sostanze vetrose, i vetri in commercio risultano essere formati da una miscela di diversi componenti.

La silice è la componente più importante delle sostanze capaci di dare origine a vetri. È formata da atomi di silicio e di ossigeno. Gli atomi di silicio sono di raggio atomico piuttosto piccolo rispetto agli atomi di ossigeno, che si distribuiscono intorno all’atomo di silicio assumendo una distribuzione tetraedrica.

composizione vetro

Caratteristiche

Poiché l’atomo di silicio è tetravalente e quello di ossigeno bivalente, ciascuno degli atomi di ossigeno che si viene a trovare al vertice di un tetraedro conserva una valenza libera, con la quale i singoli tetraedri possono legarsi tra loro mediante i vertici, cosìcche ogni atomo di ossigeno venga a essere comune a due tetraedri vicini (vedi figura). Nel complesso, un insieme di questi tetraedri così collegati presenterà un rapporto tra atomi di silicio e di ossigeno di 1:2, come vuole la formula SiO2.

A seconda delle diverse distribuzioni spaziali dei tetraedri si avranno le varie forme cristalline della silice, cioè: quarzo, tridimite, cristobalite (fig. 2A). Fondendo questi aggregati cristallini si ottiene un ‘liquido’ nel quale i diversi tetraedri perdono il loro regolare ordinamento.

Nel successivo raffreddamento, il sistema presenta una notevole inerzia ad assumere nuovamente la distribuzione ordinata, cioè la forma cristallina posseduta prima della fusione: la solidificazione arriva senza che i tetraedri abbiano assunto la forma ordinata, conservano cioè allo stato solido la distribuzione disordinata (fig. 2B) che avevano nel liquido, formando il vetro di silice o la silice vetrosa.

Molecole del vetro

Tale vetro ha caratteristiche particolari ma è assai costoso, per la sua difficile lavorazione e soprattutto per l’elevata temperatura di fusione dovuta alla struttura piuttosto compatta. Per ‘allentare’ tale struttura e quindi abbassare il punto di fusione s’introducono ossidi (di sodio, di calcio ecc.), detti modificatori di reticolo, che s’interpongono nella struttura, spezzando il legame fra tetraedro e tetraedro; l’ossigeno dall’ossido metallico va a fissarsi su uno dei due tetraedri, mentre gli atomi di sodio, di potassio ecc. si distribuiscono nelle cavità reticolari originatesi dall’allentamento dei tetraedri.

Si ha perciò una massa più facilmente fusibile, meno viscosa, più affinabile, cioè tale da essere lavorata più facilmente ed economicamente. Ovviamente i diversi ossidi produrranno effetti differenti, soprattutto perché variano le caratteristiche e in particolare le dimensioni dello ione metallico che si va a interporre fra le varie catene.

La colorazione dei vetri dipende dalle sostanze che possono esservi disciolte formando soluzioni vere e proprie o soluzioni colloidali. Gli ossidi di cobalto, di manganese, di ferro ecc., impartiscono colore rispettivamente azzurro, violetto (in ambiente riducente), verde (in ambiente riducente) o giallo-verde in ambiente ossidante.
Danno soluzioni colloidali l’ossido rameoso (colore rosso rubino in ambiente riducente), lo zolfo (giallo), l’oro (rosso) ecc. I vetri lattei contengono particelle finissime in sospensione, quali ossido di stagno, di zirconio.

Per maggiori informazioni, puoi scrivere a info@glastebo.com

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