El vidrio es un material inorgánico, no metálico que no tiene una estructura cristalina. Tales materiales se llaman amorfos y son prácticamente líquidos sólidos que se enfrían tan rápidamente que no se pueden formar cristales. Los vidrios típicos van desde vidrio de silicato de cal sodada para botellas de vidrio hasta vidrio de cuarzo de pureza extremadamente alta para fibras ópticas. El vidrio es ampliamente utilizado para ventanas, botellas, vasos, líneas de transferencia y contenedores para líquidos altamente corrosivos, vidrios ópticos, ventanas para aplicaciones nucleares, etc. usado. Históricamente, la mayoría de los productos estaban hechos de vidrio soplado. En los últimos tiempos, la mayoría del vidrio plano se ha producido utilizando el proceso de flotación. La producción en masa de botellas y productos decorativos se lleva a cabo a escala industrial utilizando el proceso de vidrio soplado. Los artículos de vidrio soplado a mano se fabrican en centros de arte / artesanía en todo el Reino Unido.
Vidrio normal
El componente principal del vidrio es el dióxido de silicio (SiO2). La forma más común de sílice utilizada en la producción de vidrio siempre ha sido la arena.
La arena en sí se puede derretir para hacer vidrio, pero la temperatura a la que se puede lograr esto es de alrededor de 1700 ° C. Al agregar otros productos químicos a la arena, la temperatura de la masa fundida se puede reducir significativamente. La adición de carbonato de sodio (Na2CO3), conocido como ceniza de sosa, en una cantidad para hacer una mezcla fundida de 75% de sílice (SiO2) y 25% de óxido de sodio (Na2O) reduce la temperatura de la masa fundida a aproximadamente 800 ° C. Sin embargo, un vaso de esta composición es soluble en agua y se llama vaso de agua. Para dar estabilidad al vidrio, se necesitan otros productos químicos como el óxido de calcio (CaO) y el óxido de magnesio (MgO). Las materias primas para la introducción de CaO y MgO son sus carbonatos, calizas (CaCO3) y dolomitas (MgCO3), que emiten dióxido de carbono a altas temperaturas y dejan los óxidos en el vidrio.
Vidrio borosilicato:
El vidrio de borosilicato está hecho de 70% - 80% de sílice (SiO2) y 7% - 13% de óxido de boro (B2O3) con pequeñas cantidades de óxido de sodio alcalino (soda) (Na2O) y óxido de aluminio (AI2O3). La cristalería se usa a menudo en laboratorios donde el contacto repetido con vapor de agua a altas temperaturas puede lixiviar iones alcalinos. El vidrio de borosilicato tiene un contenido alcalino relativamente bajo y, como resultado, una alta resistencia al ataque del agua. El vidrio borosilicato tiene una resistencia excepcional al choque térmico, ya que tiene un bajo coeficiente de expansión (3,3 x 10 -6 K-1) y un alto punto de reblandecimiento. La temperatura máxima de trabajo recomendada (a corto plazo) para el vidrio de borosilicato es de 500 ° C El vidrio de borosilicato tiene buenas propiedades ópticas con la capacidad de transmitir luz a través de la región visible del espectro y en el rango ultravioleta cercano. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en fotoquímica. Debido a sus propiedades térmicas y ópticas, es ampliamente utilizado para aplicaciones de iluminación de alta intensidad. Este vidrio se utiliza en la fabricación de fibras de vidrio para su uso en refuerzos plásticos y textiles - ver más abajo En el hogar, el vidrio de borosilicato se conoce en forma de estufas y otros artículos domésticos resistentes al calor como Pyrex. Estos artículos se utilizan generalmente a temperaturas de hasta 250 ° C. El vidrio borosilicato tiene una resistencia muy alta al ataque de agua, ácidos, soluciones salinas, halógenos y disolventes orgánicos. También tiene una resistencia moderada a los álcalis. Solo el ácido fluorhídrico, el ácido fosfórico concentrado caliente y los álcalis fuertes causan una corrosión significativa del vidrio. Es por eso que este vidrio es ampliamente utilizado en plantas químicas y para equipos de laboratorio.
Características generales del vidrio
Resistencia mecánica
El vidrio tiene una gran fuerza intrínseca. Solo se debilita por defectos superficiales, que dan al vidrio cotidiano su frágil reputación. Un tratamiento superficial especial puede minimizar los efectos de los defectos superficiales. La resistencia práctica a la tracción del vidrio es de aproximadamente 27MPa a 62MPa. Sin embargo, el vidrio puede soportar tensiones de compresión extremadamente altas. Por lo tanto, la mayor parte de la rotura del vidrio se debe a la falla de la resistencia a la tracción. La razón de la débil resistencia a la tracción del vidrio es que generalmente está cubierto por grietas microscópicas que crean concentraciones de estrés local. El vidrio no tiene mecanismos para reducir las altas tensiones locales resultantes y, por lo tanto, está sujeto a una rápida fractura frágil. Hay dos métodos para reducir/eliminar este problema: Tratamiento térmico o químico del vidrio para que las superficies exteriores estén sometidas a una tensión de compresión relativamente alta, mientras que el área media entre las superficies esté bajo tensión de tracción. Por lo tanto, las grietas "se mantienen cerradas por la tensión residual constante ... Es vidrio templado/templado. La resistencia del vidrio se puede mejorar hasta en un factor de 10 con este método. Asegura que las superficies de vidrio no se agrieten y que el vidrio no entre en contacto mecánico con cosas durante el uso que podrían rayar la superficie. Las gafas que se fabrican sin defectos superficiales tienen un valor de resistencia
