VIDRIOS Ilse Itzel Ramírez Barbosa Cecilia Ruiz Alemán

VIDRIOS
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Ilse Itzel Ramírez Barbosa
Cecilia Ruiz Alemán
¿Qué es un vidrio?
Es un sólido inorgánico fundido que se ha enfriado sin
experimentar cristalización.
Los vidrios son deformables por al aplicarles calor pero
son poco resistentes presiones externas aplicadas.
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Figura 1. vidrios comerciales de colores.
También…
La comisión de terminología
de la Academia Rusa de
Ciencias enuncia:
Todos los solidos amorfos
obtenidos por enfriamiento
de una masa fundida,
cualquiera que sea su
composición química y la
zona de temperatura en la
que tiene lugar la
solidificación.
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Figura 2. Gráfico representativo de
la temperatura contra el volumen
de un liquido-sólido.
El estado vítreo…
 Los vidrios no
cristalizan, por lo tanto
no presentan un punto
de fusión definido.
 Pasa de forma
reversible del estado
líquido un estado rígido.
 El liquido de un vidrio
pasa de un estado
viscoso a un estado
rígido sin la aparición
de una nueva fase, en
un rango pequeño de
temperatura .
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Figura 3. Vaciado de una mezcla
de sólidos fundidos.
El estado vítreo…
 Los iones que componen a los vidrios se
encuentran irregularmente distribuidos en
el material, debido al proceso de
enfriamiento.
 Un espectro de difracción de rayos X de un
vidrio presenta bandas difusas.
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Estructura química de un vidrio
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Figura 4. Estructura de un vidrio en comparación con la
estructura de su materia prima (arena).
Unidad estructural de los
vidrios de silicato
 La mayoría de los
vidrios están
compuestos
principalmente por
silicatos.
 Los silicatos son
estructuras tetraédricas
que se formadas por
átomos de oxígeno en
los vértices unidos a un
átomos de silicio en el
centro.
 Presentan carga
negativa -4.
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Figura 5. Espacio tetraédrico
en la conformación del silicato.
Figura 6.
representación
covalente del enlace
Si-O
 El enlace Si-O presenta un carácter covalente
significativo y es relativamente fuerte.
 Los silicatos se encuentran unidos por sus vértices
formando una red dispersa de corto alcance.
 Los silicatos se pueden combinar de distintas formas
en el espacio, por lo que al vidrio se le atribuyen sus
diversas propiedades mecánicas.
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 La adición de óxidos
alcalinos rompe los
enlaces Si-O-Si de los
silicatos provocando
una disminución en la
temperatura de
reblandecimiento.
 Los catones quedan
rodeados por los
oxígenos de la
estructura del vidrio.
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Figura 7. propuesta de una adición
de un ion (Na+) al enlace Si-O.
Propiedades de los vidrios
Densidad.
 No figura entre las
principales propiedades
del vidrio, ya que para la
mayoría de sus
aplicaciones su
importancia es pequeña.
 Muy útil de control de la
homogeneidad del vidrio,
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Figura 8. diferentes hojas de
vidrio común con distinto
grosor.
Propiedades de los vidrios
Fragilidad.
 Por su incapacidad para
sufrir mínimas
deformaciones ni
elásticas ni plásticas, el
vidrio es uno de los
materiales más frágiles
que se conocen.
 Esta acritud o fragilidad
se corrige mediante el
recocido, que es un
calentamiento seguido
de un enfriamiento lento.
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Figura 9. Representación de
un vidrio golpeado.
Propiedades de los vidrios
Propiedades
térmicas
 Es un material mal
conductor del calor, lo
que explica que salte
en pedazos cuando se
le calienta parcialmente
por el desequilibrio
entre las dilataciones.
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Propiedades
eléctricas.
 Conductividad eléctrica.
 Dieléctrico de primer
orden, adquiriendo
múltiples aplicaciones en
este aspecto, su
conductividad eléctrica
es proporcional a la
temperatura.
Materias primas para la
fabricación de un vidrio.
 VITRIFICANTES- sílice.
 FUNDENTES- óxido de sodio.
 ESTABILIZANTES- óxido de aluminio.
 OTROS MATERIALES- agua y vidrio reciclado.
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PROCESO DE ELABORACIÓN DEL
VIDRIO
 1.- Reacción de los componentes y formación de vidrio.
 2.- Disolución del excedente de sílice sin reaccionar.
 3.- Afinado y homogeneización.
 4.- Reposo y acondicionamiento térmico.
 5.- Conformación.
 6.- Enfriamiento y recocido.
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Figura 10. Proceso a nivel industrial, fabricación del vidrio.
Vidrios comerciales
 Los vidrios comerciales
presentan una gran
cantidad de
componentes como
arena de piedra caliza,
dolomita, materiales
feldespáticos entre
otros.
 Además estos vidrios
están compuesto por
vidrio de desecho en
una proporción de 15 a
30%.
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Figura 11. dos propuestas a
cerca de los vidrios comerciales.
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Tipos de vidrios
Vidrio
Composición
Propiedades
Aplicaciones
Sílice
pura
SiO2 99.5%
Baja expansión
térmica, buena
resistencia química,
eléctrica y dieléctrica,
alta transmisión
espectral
Se utilizan
telescopios de los
satélites,
reflectores de
rayos laser
Vidrio de SiO2 70%
cal y
Na2O 15%
sílice
CaO 10%
Presenta baja
temperatura de
reblandecimiento y
propiedades
eléctricas
Se utiliza para
fabricar objetos
prensados y
soplados.
Vidrio de SiO2 60-80%
borosilic B2O3 10-25%
ato
Al2O3 1-4%
Presentan baja
expansión térmica,
temperatura de
reblandecimiento
baja, buena
resistencia química y
elevada resistencia
diaeléctrica
El vidrio Pyrex se
utiliza en la
industria química
tuberías
industriales,
termómetros
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Vidrio de
aluminosilica
tos
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SiO2 5-60 %
Al2O3 20-40
%
CaO 5-50 %
B2O3 0-10
%
Baja expansión
térmica, es resistente
a sustancias alcalinas
y se puede utilizar
para trabajar a
temperaturas bajas
Se utiliza para
trabajar a altas
temperaturas y
para resistir a
las sustancias
alcalinas
Vidrios de colores
 Algunas sustancias le
dan al vidrio su textura,
color y aspecto.
 Estas sustancias se
encuentran como
constituyentes
minoritarios.
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Componente
Color
Óxido de hierro
Verde
Óxido de cromo
Verde, Azul, café
Sulfito de hierro
Amarillo caférojo
Óxido de níquel
Gris verde
Óxido de
manganeso
Violeta
Sulfito de
cadmio
Amarillo
Oro
Rubí a rojo
Plata
Amarillo
MgO, Na2O…
Incoloro
Figura 12. demostración de
la coloración de los vidrios.
Material
Color producido bajo
oxidación
Color producido
bajo reducción
Sulfuro de cadmio
Ninguno
amarillo
Selenio
Ninguno
Rubi
Oxido de cobalto
Azul-violeta
Azul-violeta
Oxido de cobre
Azul-verdoso
Azul-verdoso
Oxido de cromo
Amarillo-verdoso
Verde-esmeralda
Oro
Ruby
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Uranio
Amarillo con verde
fluorescente
Verde con
fluorescente
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Bibliografía:
 www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema5.VIDRIO.pdf
 Jóse María Fernandez Navarro, “EL VIDRIO” , Consejo
Superior de Investigaciones Cientificas Fundacion centro
Nacional del Vidrio, segunda edición, Madrid 1991, pág.
667.
 David Segal, “Chemical synthesis of advanced ceramic
materials”, Cambridge University Press, first published
1989, Great Britain 1991, pág. 182.
 Dr. Fay V. Tooley, “The Handbook of Glass Manufacture”,
published by Books for the glass Industry Division
Ashlee Publishing Co, 3ed Edition, Volumen I, pág. 580.
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