El mundo magico del vidrio

II. TIPOS DE VIDRIO

COMO acabamos de leer en el capítulo anterior, la materia prima básica para hacer un vidrio son las arcillas. Cuando a esta materia se le agregan distintos compuestos químicos se obtienen diferentes tipos de vidrio. Con base en su composición química se puede hacer una clasificación como la que aparece en la tabla II.1, donde se resumen los compuestos y elementos queposeen los vidrios comerciales más comunes.
TABLA II.1. Composición de los vidrios comerciales (los números indican el porcentaje)
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Elementos Sódico—cálcico Plomo Borosilicato Sílice
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Sílice 70-75 53-68 73-82 96
Sodio 12-18 5-10 3-10
Potasio 0-1 1-10 0.4-1
Calcio 5-14 0-6 0-1
Plomo 15-40 0-10
Boro5-20 3-4
Aluminio 0.5-3 0-2 2-3
Magnesio 0-4
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Para hablar detalladamente de cada uno de ellos sigamos el mismo orden de la tabla.
EL VIDRIO SÓDICO-CÁLCICO
Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. La sílice es parte de la materia prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la provee de estabilidad química.Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y prácticamente no serviría para nada. ¿Te imaginas un vaso que se deshiciera con el agua?
Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el más barato. Por eso la mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la más pequeña están hechas con estevidrio. Lo único que cambia de una diminuta ventana a un ventanal de enormes dimensiones es el espesor. Está tan estudiado el grosor en relación con el tamaño, que hay una clasificación y una reglamentación para el tipo de vidrio que se debe usar en cada construcción. En la figura 19 se ilustra el espesor necesario del vidrio, según el tamaño de la ventana. Por ejemplo, un ventanal de 200 cm dealtura tiene que tener entre 75 y 100 mm de espesor.

Figura 19. Espesores de vidrios de ventanas.
La resistencia química del vidrio sódico-cálcico se ha mejorado en años recientes al aumentar la proporción del sílice, porque ésta es poco reactiva. También se aumenta la fortaleza a lo que se conoce como choque térmico. ¿Sabes lo que es el choque térmico? Quizá alguna vez hayas visto cómo se rompeun refractario (no de los especiales) que, después de sacarlo del horno y estando aún caliente, se pone debajo del agua fría. Esto es lo que se conoce como un choque térmico. La explicación de por qué se produce es muy sencilla. Imaginémonos que las moléculas están formadas por pelotas unidas con resortes que se estiran y contraen (las pelotas son los átomos y los resortes los enlaces). Alaumentar la temperatura, lo que estamos haciendo es aumentar la energía térmica que se traduce en que los resortes de las moléculas se contraigan y se estiren más y a mayor velocidad. Al hacerlo necesitan un lugar más amplio, como se puede ver en la figura 20(a), y el material se expande. Si ahora lo ponemos en agua fría, la energía térmica disminuye y los resortes vuelven a tener su movimientooriginal, por lo que ya no necesitan más espacio para moverse. Si el vidrio se enfría poco a poco, paulatinamente llega a sus dimensiones originales y no se produce ningún rompimiento. Cuando el material regresa rápidamente al tamaño inicial se rompe. Se llama choque térmico porque se están enfrentando dos temperaturas diferentes, lo cual provoca que el material se destruya.

Figura 20. Vibraciones enla molécula de SiO2.
Los átomos también se mueven de arriba hacia abajo, como se muestra en la figura 20(b), y en este caso los resortes casi no se estiran ni contraen. Cuando se aumenta la temperatura este movimiento se hace más pronunciado, pero como los resortes se estiran menos, no se necesita un espacio mucho mayor y el material no se expande tanto. Así, aun cuando rápidamente regrese a...