Stato vitreo: caratteristiche, esempi e proprietà
Lo stato vitreo si verifica in corpi che hanno subito un rapido ordine molecolare per assumere posizioni definite, generalmente a causa del rapido raffreddamento. Questi corpi hanno un aspetto solido con un certo grado di durezza e rigidità, sebbene nell'applicazione di forze esterne essi siano generalmente deformati elasticamente.
Il vetro, che non deve essere confuso con il vetro, viene utilizzato nella produzione di finestre, lenti, bottiglie, ecc. In generale, ha innumerevoli applicazioni, sia per la vita domestica che per la ricerca e la tecnologia; da qui la sua importanza e l'importanza di conoscere le sue proprietà e le sue caratteristiche.
D'altra parte, è importante capire che ci sono diversi tipi di occhiali, sia di origine naturale che artificiale. Per quanto riguarda quest'ultimo, i diversi tipi di vetro rispondono spesso a esigenze diverse.
Pertanto, è possibile ottenere occhiali che soddisfano determinate proprietà per coprire determinate esigenze tecnologiche o industriali.
lineamenti
Per quanto riguarda le loro caratteristiche ottiche, questi corpi vitrei sono isotropi (cioè le loro proprietà fisiche non dipendono dalla direzione) e trasparenti contro la maggior parte della radiazione visibile, nello stesso modo in cui avviene con i liquidi.
Lo stato vitreo è generalmente considerato come un altro stato della materia al di là dei tre stati comunemente noti, come liquido, gas e solido, o nuovi che sono stati scoperti negli ultimi decenni, come il condensato di plasma o di Bose. Einstein.
Tuttavia, alcuni ricercatori capiscono che lo stato vitreo è il risultato di un liquido o liquido sottoraffreddato con una viscosità così elevata che finisce per conferirgli un aspetto solido senza in realtà esserlo.
Per questi ricercatori, lo stato vitreo non sarebbe un nuovo stato della materia, ma piuttosto una forma diversa in cui viene presentato lo stato liquido.
In definitiva, ciò che sembra essere abbastanza certo è che i corpi nello stato vitreo non mostrano una certa disposizione interna, contrariamente a quanto accade con i solidi cristallini.
Tuttavia, è anche vero che in molte occasioni ciò che è chiamato un disordine ordinato è apprezzato. Vi sono determinati gruppi ordinati che sono organizzati spazialmente in modo totalmente o parzialmente casuale.
Tipi di occhiali
Come già detto sopra, il vetro può avere origine naturale o artificiale. Un esempio di un corpo vitreo di origine naturale è l'ossidiana, che è creata dal calore presente all'interno dei vulcani.
D'altra parte, entrambe le sostanze di origine organica e sostanze inorganiche sono suscettibili di acquisire lo stato vitreo. Alcune di queste sostanze sono:
- Diversi elementi chimici, come Se, Si, Pt-Pd, Au-Si, Cu-Au.
- Ossidi diversi, come SiO 2, P 2 O 5, B 2 O 3 e alcune delle loro combinazioni.
- Diversi composti chimici, come GeSe 2, As 2 S 3, P 2 S 3, PbCl 2, BeF 2, AgI.
- Polimeri organici, come poliammidi, glicoli, polietileni o polistireni e zuccheri, tra gli altri.
Esempi
Tra gli occhiali più comuni che si possono trovare, vale la pena evidenziare quanto segue:
Silice vetrosa
La silice è un ossido di silicio, tra cui, in generale, il più noto è il quarzo. In generale, la silice è una componente fondamentale del vetro.
Per il caso del quarzo, è possibile ottenere un vetro al quarzo riscaldandolo fino al suo punto di fusione (che è 1723 ° C) e procedendo a raffreddarlo rapidamente.
Il vetro al quarzo ha un'eccellente resistenza agli shock termici e può essere bagnato in acqua quando fa caldo. Tuttavia, la sua alta temperatura di fusione e la sua viscosità rendono difficile lavorarci.
Questo vetro al quarzo viene applicato sia nella ricerca scientifica che in molte applicazioni domestiche.
Vetro di silicato di sodio
La sua produzione è dovuta al fatto che offre proprietà simili a quelle del vetro al quarzo, sebbene il vetro al silicato di sodio sia molto più economico perché non è necessario produrre temperature così elevate come nel caso dei vetri al quarzo.
Oltre al sodio, nel processo di produzione vengono aggiunti altri metalli alcalino-terrosi per conferire al vetro alcune proprietà particolari, come la resistenza meccanica, la non reattività agli agenti chimici a temperatura ambiente (soprattutto acqua), tra gli altri.
Allo stesso modo, con l'aggiunta di questi elementi si cerca anche di preservare la trasparenza alla luce.
Proprietà del vetro
In termini generali, le proprietà del vetro sono legate sia alla natura sia alle materie prime utilizzate nella sua produzione, nonché alla composizione chimica del prodotto finale ottenuto.
La composizione chimica è solitamente espressa come percentuale in massa degli ossidi più stabili a temperatura ambiente degli elementi chimici che lo compongono.
In ogni caso, alcune proprietà generali del vetro sono che non perde le sue proprietà ottiche nel tempo, che sono facilmente malleabili quando sono nel processo di fusione, che il loro colore dipende dai materiali che vengono aggiunti nel processo di fusione e che sono facilmente riciclabile
Il vetro ha la capacità di riflettere, rifrangere e trasmettere la luce, grazie alle sue proprietà ottiche, senza disperderlo. Il vetro comune ha un indice di rifrazione di 1, 5 che può essere modificato con diversi additivi.
Allo stesso modo, il vetro comune è resistente alla corrosione e la sua resistenza alla trazione è di 7 megapascal. Inoltre, il colore del vetro può essere modificato aggiungendo diversi additivi.
Riciclare il vetro
Un vantaggio importante del vetro rispetto ad altri materiali è la facilità di riciclaggio e la capacità di riciclaggio illimitata, poiché non vi è alcun limite al numero di volte in cui è possibile riciclare lo stesso materiale vetroso.
Inoltre, nella produzione di vetro riciclato il risparmio energetico è dell'ordine del 30% rispetto al costo energetico della sua produzione a partire dalle materie prime. Questo risparmio energetico, unito al risparmio di materie prime, comporta anche significativi risparmi economici.
