El Vidrio

Materiales. Tipos: sodio, calcio, plomo alcalino, borosilicato, aluminisilicato, de dióxido de silicio y fundido

  • Enviado por: Luis Omar Chang
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 6 páginas
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TIPOS DE VIDRIO

Vidrio de sodio y calcio

Vidrio de plomo alcalino

Vidrio de borosilicato

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 PbO. Las cantidades de PbO 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 eléctricas del vidrio. El vidrio de plomo se utiliza también para absorber los rayos X y gamma debido al elevado coeficiente 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 borosilicato 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 borosilicato. 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 elevado de fusión, que tiene mayor resistencia alas temperaturas elevadas que el de sodio y cal. El coeficiente de 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.

Vidrio

SiO4

Na2O

K2O

CaO

MgO

BaO

PbO

B2O3

Al2O3

Comentarios

1.Sílice fundida

99.5

Difícil de fabricar y de fundir pero muy útil hasta temperaturas de 1000 ºC. Muy baja expansión y alta resistencia al choque térmico.

2. 96% de sílice (Vycor)

96.3

<0.2

<0.2

2.9

0.4

Fabricado utilizando vidrio de borosilicato relativamente suave (alto en B2O3); se calienta para separar las fases SiO2 y B2O3; extracción de la fase B2O3 en ácido; se calienta para consolidar los poros.

3. Soda-Cal

71-73

12-14

10-12

1-4

0.5

-1.5

Se fabrica fácilmente. Usado ampliamente en grados con ligeras variaciones, para ventanas, recipientes y bombillas.

4. Silicato de plomo: eléctrico

63

7.6

6

0.3

0.2

21

0.2

0.6

Se funde y se fabrica rápidamente con buenas propiedades eléctricas.

5. Silicato de plomo: alto contenido de plomo

35

7.2

58

El alto contenido de plomo absorbe los rayos X; el alto índice de refracción es útil en lentes acromáticos. Vidrio para cristal decorativo.

6. Borosili-cato: baja expan-sión (Pyrex)

80.5

3.8

0.4

12.9

2.2

Baja expansión, buena resistencia al choque térmico y estabilidad química. Utilizado ampliamente en la industria química.

7. Borosili-cato: baja pérdida eléctrica

70

0.5

12.0

28.0

1.1

Baja pérdida dieléctrica

8. Alumino-borosili-cato: normal

74.7

6.4

0.5

0.9

2.2

9.6

5.6

El aumento en la alúmina y el menor contenido de óxido de boro mejora la durabilidad química.

9. Alumino-borosili-cato: bajo álcali (vidrio E)

54.5

0.5

22

8.5

14.5

Usado ampliamente para fibras en compuestos de resina- vidrio

10. Alumino-silicato

57

1.0

5.5

12

4

20.5

Resistencia a altas temperaturas, baja expansión.

El silicio fundido se hace con arena sílica pura. Químicamente, es una de las composiciones de vidrio más sencillas. Sus propiedades físicas son ligeramente superiores a las del vidrio de 96% de dióxido de silicio; pero es mucho más difícil de fabricar, debido a su elevada temperatura de fusión. Por lo tanto, se utiliza sólo en aplicaciones críticas, en las que son esenciales sus propiedades superiores.

Composición de algunos vidrios representativos