Composizione chimica

Anna Faresin

La parola italiana vetro deriva dal latino vitrum che significa “vetro, cristallo”. La lingua francese distingue tra vitre per indicare la “lastra di vetro” e verre per indicare “vetro” o “bicchiere di vetro”. La lingua tedesca utilizza il termine glas che ha il duplice significato di “ambra” e di “brillare, luccicare”.

Il vetro naturale, l’ossidiana, è prodotto dal magma vulcanico ed è stato utilizzato per lungo tempo per fabbricare gioielli, coltelli affilati ed oggetti di uso comune.
Il vetro artificiale, che comunemente viene utilizzato, è un materiale inorganico solido amorfo privo di struttura cristallina_1, prodotto mediante rapida solidificazione di un materiale viscoso composto di sostanze naturali. E’ costituito da un vetrificante, un fondente, uno stabilizzante e vari ossidi, rispettivamente, in percentuale decrescente_2: silice, sotto forma di sabbia (69 - 74 %), soda, sotto forma di carbonato o solfato (12 - 13 % nei vetri per lastre, 13 – 16 % nei vetri per contenitori, 20% nei vetri artistici), calce, sotto forma di calcare (5 - 12 %), magnesio (0 – 6 %) e allumina (0 - 3 %). Il carbonato di sodio (Na2CO3) - o soda - permette di abbassare il punto di fusione del biossido di silicio (SiO2) - o silice - da 2000°C circa a 1000°C e di modificare alcune proprietà del vetro, quali: densità, dilatazione, resistenza chimica, lavorabilità; la calce consente di ripristinare l’insolubilità in acqua del vetro, caratteristica altrimenti negata per la presenza di soda, e di rendere i vetri più stabili chimicamente e meccanicamente; il magnesio e l’allumina migliorano le proprietà fisiche del vetro, in particolare la resistenza agli agenti atmosferici. Tra le materie prime, si deve considerare anche il rottame di vetro che, opportunamente depurato, viene re-immesso nel ciclo produttivo sia per abbassare il punto di fusione della miscela vetrificabile, sia per ottenere un risparmio nelle materie prime impiegate. Inoltre, possono essere aggiunte ridotte quantità di sostanze coloranti_3 per ottenere vetri di tonalità differenti.
Dal punto di vista chimico, l’unità fondamentale dei vetri sodico-calcici è costituita da un tetraedro con 1 atomo di silicio al centro e 4 ossigeni ai vertici, collegati in modo disordinato ma continuo_4. Gli ossidi di sodio e calcio interrompono la continuità del reticolo di silice, creando atomi di ossigeno e portando alla formazione di cavità entro cui si sistemano gli ioni di sodio e calcio, la cui carica positiva neutralizza le cariche negative degli ossigeni “non-pontanti”. Le strutture vetrose sono, dunque, più aperte e composite in relazione al numero e alla quantità degli atomi modificatori. Tale fattore consente di ottenere varie composizioni di miscela vetrificabile aventi proprietà chimico – fisiche differenti.

NOTE:
1_ Le molecole sono disposte in modo disordinato, permettendo la trasparenza del materiale.
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2_Composizione normata in Europa dalla EN 572, parte I. La preparazione di un’opportuna miscela vetrificabile consente di ottenere una vasta gamma di composizioni dalle proprietà chimico - fisiche desiderate.
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3_Ossidi di ferro e cromo permettono di ottenere il colore verde; composti di zolfo, il colore giallo-bruno; cobalto, il colore blu. Tali additivi non modificano la rigidità meccanica del vetro.
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4_Configurazione tipica dei liquidi.