La chimica del silicio nei manufatti della vita quotidiana: le

La chimica del silicio nei manufatti della vita quotidiana:
il vetro
Il termine vetro viene usato convenzionalmente per descrivere uno stato della materia. Questo
stato, noto altrimenti come “stato vetroso”, è quello che si realizza allorché un liquido sottoposto a
raffreddamento incrementa a tal punto la propria viscosità che pur rimanendo formalmente un
liquido
acquista
apparentemente
le
proprietà
fisiche
di
un
solido.
Il vetro è una sostanza allo stato solido amorfo, cioè un materiale rigido costituito di unità strutturali
non organizzate secondo l’ordine geometrico tipico dello stato cristallino. A differenza dei solidi
cristallini, per un vetro non si parla di temperatura di fusione o di solidificazione ma di un intervallo
di temperature, chiamato intervallo di trasformazione, in cui avviene la solidificazione. La
temperatura alla quale la massa fusa solidifica, detta temperatura di transizione vetrosa, dipende
dalla composizione chimica del fuso vetroso e dalla velocità di raffreddamento.
Struttura cristallina
Struttura vetrosa
Struttura di un vetro
Na2O - SiO2
Un vetro siliceo è costituito essenzialmente da silice (circa 60 - 70 %), altri ossidi inorganici e la
sua composizione chimica determina le proprietà chimico-fisiche e quindi il suo campo
d'impiego. Gli ossidi inorganici utilizzati nella produzione del vetro si distinguono a seconda della loro
funzione in: vetrificanti (silicio, boro, fosforo), fondenti (alcalini) e modificatori (alcalino-terrosi,
calcio, magnesio, bario, piombo, zinco, alluminio).
La sabbia quarzifera viene utilizzata quale apportatrice di silice, SiO2, nella miscela. Questa può contenere altri
minerali quali feldspati, argille ed impurezze dovute a ossidi di ferro e cromo ed è soggetta a processi di lavaggio
con
acqua
e
purificazione
con
altri
mezzi
chimico-fisici.
Le sabbie si distinguono per il loro contenuto in ossido di ferro, Fe2O3. Per produttori di vetro incolore di alta qualità
(vetro al piombo, vetro da tavola) sono disponibili sabbie contenenti lo 0.008% in Fe2O3 e lo 0.0002 di ossido di
cromo, Cr2O3.
In generale è bene che la concentrazione di Cr2O3 non superi lo 0.0005%. Per vetri colorati il contenuto in ferro non
è critico e può essere sufficiente una sabbia con un contenuto in ossido di ferro dello 0.25%. Per quanto riguarda la
granulometria, nei forni a bacino vengono utilizzate sabbie con grani di diametro 0.1-0.8 mm, mentre nei forni a
crogioli
si
fa
uso
di
sabbia
con
granulometria
tra
0.1-0.3
mm.
Le frazioni granulometriche più grossolane e quelle fini, inferiori a 0.1 mm, vengono di norma eliminate perché
causa di disturbo nella fusione e per l’alto contenuto di impurezze.