El Vidrio: Un Material Cerámico Amorfo

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.

Fabricación del Vidrio

El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO₂), carbonato de sodio (Na₂CO₃) y caliza (CaCO₃).

El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto en el ámbito científico debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un sólido cristalino.

Historia del Vidrio

Plinio el Viejo, estadista y escritor romano, recogió la leyenda sobre el descubrimiento de la forma de fabricar vidrio. Esta relata que fue un descubrimiento casual de un grupo de mercaderes fenicios que habían anclado en la playa. Cuando estos iban a comer, no tenían con qué afirmar las ollas que llevaban y usaron pedazos de nitrato de potasio que llevaban como carga. De esta manera, el nitrato de potasio se derritió y se mezcló con la arena, convirtiéndose en un líquido transparente que se endureció, y así se descubrió el vidrio.

Sin embargo, se dice que el vidrio viene de antes de este suceso, porque se han encontrado vestigios de adornos de vidrio que fueron usados en el antiguo Egipto. Luego se desarrolló la técnica de soplado para la elaboración de vasos y vasijas. En la Edad Media se usó para los vitrales de las iglesias.

Formas de Vidrio Naturales

• Obsidiana: Se forma cuando la lava félsica extruye de un volcán y se enfría sin formar cristales.

El Silicio: Elemento Central

El silicio es el elemento central del vidrio, cerámicas y cemento. Forma parte del cuarzo y de innumerables silicatos. Es el 2º elemento más abundante en la corteza terrestre con un 25,7% y es común en el universo, ya que es uno de los elementos formados en las estrellas masivas que estallan en las supernovas. Por sus capacidades como semiconductor, se ha transformado en el elemento principal de la industria electrónica actual.

Sólido Amorfo

El vidrio es un sólido inorgánico rígido y transparente. Está compuesto de una mezcla de óxido de silicio (arena), carbonato de calcio, carbonato de sodio y, en algunos casos, de óxidos adicionales. Cuando esta mezcla es fundida a alrededor de 1500ºC y es enfriada lentamente, da como resultado el vidrio.

Aunque el vidrio es sólido, tiene propiedades que lo hacen parecer más un líquido. Una de las características principales de un sólido es su estructura cristalina, que es una red ordenada de átomos presentando caras bien definidas. La arena blanca está constituida de pequeños cristales de cuarzo natural, es la cristobalita, en la que los átomos de silicio se encuentran rodeados de 4 átomos de oxígeno ordenados en estructuras tetraédricas que se propagan en tres dimensiones. Por otro lado, la sílice vítrea o vidrio de cuarzo o vidrio amorfo, se caracteriza por un desorden estructural en el que queda muy poco de la estructura tetraédrica del silicio.

Composición del Vidrio

Ingrediente principal: Arena (SiO2) se funde a los 1700ºC. De esto resulta un material viscoso difícil de manipular y darle forma. A la arena se le añade sosa (carbonato de sodio) y se hace una mezcla bajo su punto de fusión (cerca de los 900ºC), obteniéndose un material menos viscoso y más fácil de manipular. Durante el calentamiento escapa el dióxido de carbono y su forma Na2O. Este óxido reacciona con el SiO2 y forma silicato de sodio según:

Na2O + SiO2 ----- Na2SiO3

El silicato solidifica y forma vidrio, pero este vidrio tiene una gran desventaja: es soluble en agua. Al agregar caliza (CaCO3) durante el calentamiento, el dióxido de carbono genera un producto que es insoluble en agua. La mezcla de arena, sosa y caliza ha sido la base del vidrio de la antigüedad hasta hoy en día.

Composición Química de los Vidrios Comerciales

Mezcla de óxidos: SiO₂, Na₂O y CaO en distintas proporciones. Con el agregado de otros óxidos pueden obtener características especiales como la coloración o vidrios de variadas calidades.

• Color: Amarillo || Sustancia agregada: Óxido de hierro
• Color: Violeta || Sustancia agregada: Óxido de manganeso o permanganato
• Color: Verde || Sustancia agregada: Óxido de cromo
• Color: Azul || Sustancia agregada: Óxido de cobalto (II)
• Color: Café || Sustancia agregada: Óxido de níquel

Anteojos con Vidrios Fotocromáticos

El vidrio de los lentes está dopado con sales de cloruro de plata y de cobre, las cuales están uniformemente distribuidas. Ocurre el siguiente proceso:

1. Cuando la intensidad de la luz es alta, la plata se reduce. Ag+Cl-----Ag+Cl (cloro atómico). El vidrio se oscurece al formarse cristales de plata.
2. Cuando baja la intensidad de la luz, el Cu reduce el cloro y lo forma Cu+2. Cu+ Cl-----Cu+2+Cl. El Cu+2 forma la plata metálica a Ag y el vidrio del lente se aclara y recupera su estado inicial: Cu+2 + Ag------ Ag + Cu

Reciclaje de Vidrio

Se pueden reciclar indefinidamente. Empresas que reciclan: Coaniquem, Codeff.

Cerámicas

Su uso se remonta a la Edad de Piedra, cuando los primitivos se vieron en la necesidad de tener en dónde guardar sus alimentos.

Son sólidos inorgánicos no metálicos que se endurecen después de ser calentados a altas temperaturas. Su manejo y dominio a través del tiempo ha producido varias obras como vasijas, ollas, etc.

Los materiales cerámicos son de alto uso en la construcción, como los ladrillos, baldosas, etc. Su término viene del aglutinado a altas temperaturas. Los materiales cerámicos son duros, quebradizos y estables a altas temperaturas.