¿Quién invento el vidrio y cuando lo descubrió?
Se incorporó primero a las máscaras de gas, y tras la I Guerra Mundial, a coches, aviones y en la construcción. Lo descubrió en 1903 por accidente el científico francés Édouard Béné-dictus al tirar un frasco que contenido nitrocelulosa comprobar que los pedazos sehabía mantenían juntos en su formaysrcinal.
I. ¿CÓMO Y CON QUÉ SE HACE EL VIDRIO?
ADEMÁS
del papel que ha desempeñado en la vida cotidiana, el
vidrio ha tenido yuna participación en el desarrollo de la tecnología de trascendental nuestra concepción de la naturaleza. Gracias a él sabemos cómo son los microorganismos, a través del microscopio; cómo es el Universo, con el uso de los telescopios; cuál es la naturaleza del átomo y el dinamismo de una célula
viva. La variedad de usos que se le ha encontrado solamente está limitada por la capacidad y el ingenio del hombre. Su versatilidad es difícilmente sustituible, por lo que su estudio se vuelve más interesante. Básicamente,
el
principio
de
fabricación
del
vidrio
ha
permanecido invariable sus comienzos, pues las materias primas y lasdesde temperaturas de fusión no principales han sido modificadas. Sin embargo, las técnicas se han transformado para conseguir un proceso de producción más acelerado, y los investigadores han elaborado diferentes compuestos para combinarlos con el material bruto y así variar las propiedades físicas y químicas, de manera que sea posible disponer de una amplia gama de vidrios para diversas aplicaciones. El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidos metálicos secos pulverizados o granulados. En el proceso de la fusión (paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa se hace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1 000ºC. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento se evita la desvitrificación o cristalización. En la antigüedad la fusión se hacía en moldes de arena hechos en casa, como se ve en la figura 8, pero para la industrialización de este proceso fue necesario construir grandes hornos (figura 9), donde además de las materias primas se podían añadir trozos de vidrio viejo de desecho. •
¿Cuándo, Dónde y Cómo Se Inventó el VIDRIO? Según datos antiguos, el vidrio, fue inventado entre los años 2 500 y el 3 000 A.C., en la Asia Menor. Cuando la civilización egea estaba en decadencia, en el siglo XIII A.C., se establecieron en Siria y Mesopotamia, numerosos centros de fabricación de vidrio que perduraron y se extendieron por el Mediterráneo, en la isla de Rodas y Chipre, y más tarde en Alejandría, fue un importante centro de producción de vidrio desde el año 330 A.C. Al principio las vasijas y recipientes de vidrio se hacían por derretido sobre moldes, porque no se había inventado aún el método de soplar con tubo, aunque también se cortaban de bloques sólidos. Pero a medida que fueron creciendo las industrias del
vidrio, su fabricación también fue floreciendo. Egipto, Persia y Siria constituyeron grandes industrias del vidrio, pero de entre todos, se destacaron; Venecia y la isla de Murango, donde se hacían los trabajos más refinados en vidrio. En el siglo XVIII, Revenscroft, inventó el vidrio de plomo, que era más pesado y más transparente, y se prestaba para ser grabado. Pero sin duda los países musulmanes fueron los que hicieron la diferencia tras fabricar vidrios de colores entintados con los cuales adornaban las lámparas mezquitas. Después de esto en toda Europa floreció la industria de vitrales de colores, en gran demanda para los ventanales de iglesias y castillos. Alemania e Italia se distinguieron en la confección de esos vitrales. El vitral de colores más antiguo que se produjo en Italia fue el del ventanal redondo del coro de la Catedral de Siena, que data del año 1288. El uso del vidrio en la vida diaria. El vidrio inastillable que eliminó el peligro de la rotura de los parabrisas y en los vehículos, fue patentado en Francia por un artista y aficionado a la química llamado Édouard Benedictus, quien lo inventó intercalando una fina hoja de celuloide entre los planches de vidrio. Después, en 1936 se empezó a utilizar el polivinilo butiral (PVB) cuyas cualidades lo hicieron el elemento favorito en la fabricación de los vidrios de seguridad para cualquier uso. La fabricación del vidrio en la actualidad El vidrio se obtiene de la fusión, en hornos apropiados, de arena, cal, sosa y otros elementos. En el estado fundido, la masa en de la vidrio es maleable y pordebe ello es posible darle cualquier forma. La arena empleada producción del vidrio tener un alto grado de pureza: ello se encuentra en la roca arenífera, extraída de las canteras. La sosa se obtiene del cloruro sódico (sal), y la cal de la piedra caliza. Sustituyendo la sosa por potasa se obtiene vidrios con buena transparencia y resistencia al calor. Adecuados para determinados utensilios domésticos y de laboratorio. La adición de plomo produce un vidrio muy apreciado, como el cristal. Los compuestos de flúor, en cambio, le reducen la transparencia.
Más sobre el vidrio. El vidrio es un material duro, frágil y transparente. A pesar de comportarse como sólido, es un líquido sobré enfriado, amorfo (sin estructura cristalina). El vidrio ordinario se obtiene por fusión a unos 1.250 ºC de arena de sílice, carbonato sódico y caliza. Su manipulación sólo es posible mientras se encuentra fundido, caliente y maleable. Material sólido de estructura amorfa, es decir, tienen sus partículas desordenadas como los líquidos a diferencia de la estructura interna ordenada, periódica, propia del estado sólido, por lo cual los vidrios pueden considerarse como líquidos subenfriados. Pueden ser naturales (vidrios volcánicos) o artificiales. Material amorfo, transparente, duro, que se fabrica fundiendo una arcilla. Es un líquido sobré enfriado... Se lo utilizó a partir del año 2000 antes de Cristo, aproximadamente. Los historiadores coinciden en considerar que el vidrio fue
descubierto aproximadamente 2.500 a.C. en Egipto y en Mesopotámica. Primero fue utilizado como adorno y se estima que aproximadamente 1.500 años antes de Jesucristo, aparecieron los primeros objetos de vidrio destinados a contener alimentos.
El Vidrio e Historia El vidrio es una mezcla de silicatos. La composición aproximada de un vidrio de ventanas es Na2o.CaO.6sio2. El vidrio lo fabricaban ya los egipcios 1400 años A. de C.; en su elaboración añadían un óxido básico (procedente del natrón o de las cenizas de madera) a la arena (donde se encuentra la sílice). Esto permitía rebajar el punto de fusión de la mezcla y mantener por más tiempo el estado viscoso del vidrio, es decir, prolongar el tiempo de fabricación. El vidrio así obtenido era soluble en agua. Añadiendo a la preparación silicatos terrosos o metálicos (piedras calcáreas o plomo) se creó el vidrio que hoy conocemos. Rápidamente los artesanos variaron sus colores e incorporaron limadura de hierro, agua marina y corteza de abedul, cuerno de vaca, carbón, azufre y también antimonio.
Componentes del Vidrio La sílice (arena cuárcica), mezclada con óxido de sodio y cal, es el componente básico del vidrio de uso corriente. Si se reemplaza el sodio por potasio, se obtiene el cristal de Bohemia, que tiene más brillo y dureza. La mezcla de sílice, potasio y óxido de plomo, se caracteriza por su pureza, brillo y mayor densidad.
Proceso de Fabricación El proceso comienza con la trituración de los silicatos. La fusión del polvo obtenido se realiza entre 1350 y 1550 °C en cubas a las que el trabajador accede mediante conductos cerrados por ventanillas. Cuando la mezcla ha pasado al estado líquido, el recipiente se aleja ligeramente del fuego, para conseguir que el vidrio alcance, entre los 1000 y 1100 °C, un estado viscoso suficiente para el moldeado. Es entonces cuando el artesano hunde su caña en el recipiente y <> el vidrio que va a moldear durante un tiempo limitado por el enfriamiento de la materia. Al llegar a los 700 °C esta deja de ser maleable. Si el enfriamiento es demasiado brusco el vidrio estalla, si es demasiado lento hay riesgo de desvitrificación. Para el moldeo, el obrero utiliza la caña (tubo de hierro que sirve también para el soplado), un mármol (sobre el que va a redondear e igualar la bolita luminosa que se ha enganchado en la caña), los machotes (moldes de madera en los cuales se redondea u ovala el vidrio), los hierros y las tijeras (para precisar los perfiles) y, finalmente, un puntel. En efecto, el vidrio pasay poco a poco de rojo oscuro al verde: es la señal de enfriamiento, el momento deun volver a calentarlo y de añadir una pastilla de vidrio viscoso fijada en el extremo de una varilla de hierro (el puntel) a la mezcla que formará la base del vidrio. Se puede separar el vidrio moldeado de la caña y continuar el trabajo con la pinza, que permitirá, por ejemplo, poner las asas, moldear ciertos elementos, o colocar varillas muy finas (filigranas). El vidrio puede también recibir una decoración de relieve por el procedimiento de tallado en frío o de grabado (con diamante, rueda, ácido o incluso arena). Finalmente se puede decorar con pintura o esmalte, aplicados directamente o sobre láminas de oro y plata.
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Intercooperation: Fundación Suiza para el Desarrollo y la Cooperación Internacional TIPOS DE VIDRIO Vidrio de sodio y calcio Vidrio de plomo alcalino Vidrio de boro silicato Vidrio de aluminosilicato Vidrio de 96% de dióxido de silicio Vidrio de silicio fundido El vidrio más común es el vidrio de sodio y cal. Las principales materias primas para este producto, son la arena sílica, cenizas sódicas y la piedra caliza, en una proporción tal que el producto tiene una composición que se acerca a Na2o-CaO-6sio2. La adición de cantidades crecientes de Na2o a Sio2 hace disminuir la temperatura de fusión y ablandamiento de este último producto; no obstante, se disminuye también la resistencia a los ataques químicos y si se utiliza suficiente Na2o el vidrio llega a ser soluble en agua. Esas composiciones se llaman vidrio acuoso. Añadiendo cal junto con el Na2o, se mejora la resistencia al agua y los productos químicos, lo cual da como resultado un material más duro, sin embargo, la cal tiende a hacer que el vidrio se cristalice o se desvitrifique. Los cristales formados en el vidrio hacen que pierda transparencia y alteran las demás propiedades. En el vidrio moderno de sodio y cal, parte de la cal o su totalidad puede reemplazarse por otros óxidos
alcalinotérreos y parte o el total de sodio con K2O. El vidrio de sodio y cal se utiliza para producir láminas, placas, recipientes, lámparas ligeras y aparatos diversos. El vidrio de plomo alcalino es similar en su composición al de sodio y cal, excepto que toda o casi toda la cal se reemplaza con PLO. Las cantidades de PLO que se utilizan se encuentran entre un 15 y un 60 por ciento. La presencia del plomo hace aumentar el índice de refracción y el poder de la dispersión. El índice de refracción define la capacidad de un vidrio para desacelerar la luz y en esa forma hacer que se incline un rayo de luz al entrar en el vidrio, procedente del aire o salir al aire desde un vidrio. Puesto que el índice de refracción es menor para las longitudes de onda larga, en comparación con las longitudes de ondas cortas, las diversas longitudes de onda, tienden a separarse y formar un espectro a atravesar un prisma. La anchura del espectro, cuando se mantienen constantes los demás factores, indican el poder de dispersión del vidrio del que está hecho el prisma. En los vidrios eléctricos la gran masa del Ion de plomo da como resultado una aminoración del movimiento iónico, mejorando así las propiedades El vidrio secoeficiente utiliza también para absorbereléctricas los rayosdel X yvidrio. gamma debidode al plomo elevado de absorción del plomo. La resistencia del vidrio emplomado al agua es mucho menor que la del vidrio de sodio cal y el HCl lo ataca intensamente. Los vidrios de boro silicato se fabrican mediante la sustitución de grandes cantidades de álcali y, con frecuencia, de toda la cal, con B2O3. Aunque este último producto es un formador de redes, reacciona también con el Sio2, casi de la misma forma que el sodio y la cal, que son modificadores. El uso de B2O3 reduce el coeficiente de expansión. En esta forma la resistencia de estos vidrios a los choques térmicos es muy superior a los de sodio y cal. Además, la reducción de la cantidad de alcalinos presente, hace mejor la no reactividad de dicho vidrio. El Pyrex es una marca comercial común para el vidrio de boro silicato. Se utiliza para instrumentos de laboratorio, utensilios de cocina, tuberías para productos químicos y sellos metálicos de baja dilatación. Aunque el vidrio es un mal conductor térmico, transmite aproximadamente un 95% del calor irradiado que recibe. Esto justifica, en parte, el que sea apropiado para fabricar utensilios de cocina. Los vidrios de silicato alumínico contienen cerca de 55% de sio2, 20% de Alo3 y cantidades pequeñas de B2O3, MgO y CaO. Los contenidos elevados de alúmina y dióxido de silicio producen un vidrio de un punto elevadoelevadas de fusión,que queeltiene mayor resistencia alas de temperaturas de sodio y cal. El coeficiente expansión es de cerca de la mitad de este último. El vidrio de silicato alumínico se utiliza para tubos de combustión, utensilios de cocina y aplicaciones similares.
Vidrio de noventa y seis por ciento de dióxido de silicio. Se hace a partir de vidrio de sodio y cal y silicato óxido de boro. Esta composición se funde fácilmente y se conforma para producir objetos de gran tamaño. Estos se atacan posteriormente con ácido, para retirar esencialmente todo el sodio la cual da como resultado un objeto poroso. Después del cocido a 1750 ºF, el vidrio se hace denso y se encoge de manera lineal, en cerca de un 14%. La composición final es de cerca del 96% de dióxido de silicio un 3% de B2O3 y cantidades menores de otras substancias. El elevado contenido de dióxido de silicio produce un vidrio que tiene una excelente resistencia a las temperaturas elevadas y a la corrosión, y una baja absorción de luz visible y ultravioleta. Su coeficiente de expansión es de menos de una décima del de sodio y cal y, por tanto su resistencia a los choques térmicos es excelente.
