El vidrio es un producto inorgánico de fusión, de un estado análogo al estado
líquido,que es enfriado a una condición rígida (sin cristalización).
En general todas las teorías coinciden en explicar la estructura
interna del vidrio como un retículo, llamado retículo vítreo, formado
por la unión de oxigeno (elemento constante en todos los vidrios) con
otros elementos más o menos variables.
A estos elementos podemos dividirlos en tres grupos de acuerdo a sus
propiedades:
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Elementos formadores de retículo: son aquellos que se unirán al oxígeno
para formar las mallas del retículo mismo y por lo tanto son
indispensables.
Estos elementos son: Silicio, Boro, Fósforo, Arsénico, Vanadio y
Germanio.
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Elementos deformadores de retículo: son los que se incrustan en el
interior de las mallas, modificando las propiedades del retículo.
Ellos pueden ser: Sodio, Potasio, Litio, Calcio y Bario.
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Elementos que pueden funcionar ya sea como formadores o deformadores de
retículo, son denominados de varias maneras según los autores, entre ellos
el Aluminio, Hierro, Manganeso, Plomo y Titanio.
Entre los iones formadores de retículo, el silicio y el boro son los más
frequentemente usados.
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Estructura de la sílice vitrosa. El silicio forma con el oxígeno una estructura tetraédrica en
el espacio, sin periodicidad y de forma desordenada. Este vidrio es el
más resistente, pero también frágil y sólo puede fundir y moldearse a muy
altas temperaturas. Es muy resistente a la hidrólisis ácida. |
Estructura del vidrio sódico-cálcico. Por el agregado de iones deformadores, la estructura se rompe
en las uniones silicio-oxígeno-silicio, modificando la propiedad del
sistema vitroso. La estructura, por lo tanto, se muestra más discontinua,
el vidrio funde a menos temperatura y resulta más facil de manejar. Como
resultado la resistencia hidrolítica es menor, el vidrio es más barato
para producir, pero los óxidos de sodio y de calcio tienden a migrar
hacia la superficie. |
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Estructura de un vidrio boro alcalino. El ion boro da a la estructura una disposición triangular la
cual presenta una menor estabilidad. El agregado de óxidos alcalinos
provoca en estos vidrios bóricos una consolidación de la estructura (al
contrario de lo que sucede en los vidrios de sílice. |
Las materias primas principales para la fabricación del vidrio son la
arena, el carbonato de sodio y caliza. Se suelen incorporar otros
materiales, a veces para facilitar la fusión, o para dar al producto
terminado propiedades especiales.
La sílice el un agente vitrificante (formador de red) al que el
vidrio debe su transparencia.
El óxido de calcio es el agente estabilizante que impide las
alteraciones de la estructura y en gran medida lo hace insoluble en
los medios acuosos.
El anhídrido bórico confiere al vidrio un bajo coeficiente de dilatación
que entraña una gran resistencia a las variaciones térmicas.
Los afinantes sirven para homogeneizar, utilizándose nitratos de
sodio o de potasio.
El óxido de plomo y un poco menos el de potasio le dan la suavidad
típica,aumentan su brillantez y permiten su tallado con más
facilidad (cristal).
Los colorantes más usados son óxidos metálicos como óxido de
hierro, de níquel, de mangenesio y de cobalto, o metales como oro, plata
y cobre.
Los vidrios neutros o borosilicatados en toda su masa y no solo en su
superficie tienen una composición que se aproxima a la siguiente:
Sílice
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65-67%
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transparencia
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Alcali
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10-11%
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interviene en la formación del retículo
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Cal
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0,5-1%
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dureza
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Albúmina
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6%
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brinda estructura más compacta al retículo
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Borax
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11-12%
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brinda estructura más compacta al retículo
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Barita
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3,4-4%
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brinda estructura más compacta al retículo
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La resistencia de los vidrios a las soluciones acuosas depende de diferentes
factores, entre ellos:
- la naturaleza de la solución que se halla en contacto con el vidrio y en
especial su pH.
- la composición del vidrio y los tratamientos a los que halla sido
sometido.
Se ha comprobado que las soluciones alcalinas poseen un efecto agresor
considerablemente mayor que las ácidas. Vale recordar que las soluciones
hidroalcohólicas poseen un pH ligeramente ácido.
Uno de los tratamientos que sufre el vidrio durante la fabricación
de los recipientes, el recocido, produce una influencia sobre la
resistencia posterior a la agresión de las soluciones. En casi todos
los vidrios esta operación se acompaña de una migración hacia la
superficie de iones alcalinos. Un lavado con ácido clorhídrico y agua
permiten reducir sensiblemente la importancia de la descarga alcalina.