VIDRIOS. Ilse Itzel Ramírez Barbosa Cecilia Ruiz Alemán

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Alfredo Jorge González Ayala
hace 7 años
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1 VIDRIOS Ilse Itzel Ramírez Barbosa Cecilia Ruiz Alemán 1

2 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. 2 Figura 1. vidrios comerciales de colores.

3 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. 3 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.

4 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. 4 Figura 3. Vaciado de una mezcla de sólidos fundidos.

5 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. 5

6 Estructura química de un vidrio 6 Figura 4. Estructura de un vidrio en comparación con la estructura de su materia prima (arena).

7 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 Figura 5. Espacio tetraédrico en la conformación del silicato.

8 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. 8

9 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. 9 Figura 7. propuesta de una adición de un ion (Na+) al enlace Si-O.

10 10 Figura 8. diferentes hojas de vidrio común con distinto grosor. 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,

11 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. 11 Figura 9. Representación de un vidrio golpeado.

12 Propiedades de los vidrios Propiedades térmicas Propiedades eléctricas. 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. Conductividad eléctrica. Dieléctrico de primer orden, adquiriendo múltiples aplicaciones en este aspecto, su conductividad eléctrica es proporcional a la temperatura. 12

13 Materias primas para la fabricación de un vidrio. VITRIFICANTES- sílice. FUNDENTES- óxido de sodio. ESTABILIZANTES- óxido de aluminio. OTROS MATERIALES- agua y vidrio reciclado. 13

14 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. 14

15 15 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

16 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%. 16 Figura 11. dos propuestas a cerca de los vidrios comerciales.

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18 Tipos de vidrios Vidrio Composición Propiedades Aplicaciones Sílice pura Vidrio de cal y sílice Vidrio de borosilic ato 18 SiO % SiO 2 70% Na 2 O 15% CaO 10% SiO % B 2 O % Al 2 O 3 1-4% Baja expansión térmica, buena resistencia química, eléctrica y dieléctrica, alta transmisión espectral Presenta baja temperatura de reblandecimiento y propiedades eléctricas Presentan baja expansión térmica, temperatura de reblandecimiento baja, buena resistencia química y elevada resistencia diaeléctrica Se utilizan telescopios de los satélites, reflectores de rayos laser Se utiliza para fabricar objetos prensados y soplados. El vidrio Pyrex se utiliza en la industria química tuberías industriales, termómetros

Vidrio de aluminosilica tos SiO 2 5-60 % Al 2 O 3 20-40 % CaO 5-50 % B 2 O 3 0-10 % Baja expansión térmica, es resistente a sustancias alcalinas

19 Vidrio de aluminosilica tos SiO % Al 2 O % CaO 5-50 % B 2 O % 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 19

Vidrios de colores Algunas sustancias le dan al vidrio su textura, color y aspecto. Estas sustancias se encuentran como constituyentes minoritarios.

20 Vidrios de colores Algunas sustancias le dan al vidrio su textura, color y aspecto. Estas sustancias se encuentran como constituyentes minoritarios. Componente Óxido de hierro Óxido de cromo Sulfito de hierro Óxido de níquel Óxido de manganeso Sulfito de cadmio Oro Plata MgO, Na 2 O Color Verde Verde, Azul, café Amarillo caférojo Gris verde Violeta Amarillo Rubí a rojo Amarillo Incoloro 20 Figura 12. demostración de la coloración de los vidrios.

21 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 ---- Uranio 21 Amarillo con verde fluorescente Verde con fluorescente

22 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 David Segal, Chemical synthesis of advanced ceramic materials, Cambridge University Press, first published 1989, Great Britain 1991, pág 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

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