sabato 3 Dicembre 2022

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    La chimica del vetro: struttura, vantaggi e prove di forza

    Il vetro è un liquido ad alta viscosità, amorfo, rigido, trasparente ed omogeneo, ottenuto attraverso il lento raffreddamento di silicati fusi. Il principale componente del vetro piano è la sabbia silicea (SiO2), il cui punto di fusione si situa intorno ai 1700°C.

    Dal silicio alla silice vetrosa

    La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro: al centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno, la formula chimica è infatti SiO4. Raffreddando rapidamente la silice fusa si ottiene una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo a un materiale amorfo, la silice vetrosa.

    Struttura del vetro siliceo. Si può notare l’assenza di ordine a lungo raggio. (Fonte: Wikipedia)

    Alla scoperta delle materie prime

    Le materie prime impiegate nella fabbricazione del vetro si dividono in quattro gruppi:

    • vetrificanti. Per azione del calore, passano dalla forma cristallina a quella amorfa. Tali sostanze conservano lo stato amorfo a tutte le temperature; la viscosità del fluido blocca infatti la mobilità delle molecole e rende impossibile la cristallizzazione.
    • Fondenti. Agevolano la fusione delle sostanze vetrificanti a temperature ottenibili nei forni industriali; consentono la successiva lavorazione del vetro e introducono le basi alcaline nei componenti acidi dei vetrificanti.
    • Stabilizzanti. Rendono il materiale inalterabile e resistente agli agenti atmosferici.
    • Accessorie. A seconda delle funzioni si dividono a loro volta in: affinanti, decoloranti, opacizzanti e coloranti.

    L’inerzia chimica

    Il vetro è un materiale dotato di eccellente inerzia chimica nei confronti della quasi totalità delle sostanza acide e neutre. Ha inoltre buona resistenza anche in presenza di pH debolmente alcalini. Tali proprietà, garantite dalla stabilità del suo network silicato amorfo, rendono il nostro protagonista il miglior materiale per contenere alimenti, bevande, preparati farmaceutici e sostanze chimiche o reagenti.

    Prove di resistenza

    Per verificare la resistenza di una composizione vetrosa all’aggressione chimica si devono svolgere diversi test, sia seguendo metodi normati, che mediante prove personalizzate, secondo le necessità dei clienti.
    Scopriamo di cosa si tratta, guidati dalle spiegazioni della Stazione Sperimentale del Vetro.

    Resistenza agli alcali secondo ISO 695

    La prova viene condotta sospendendo per mezzo di un filo inerte un campioncino planare di vetro di dimensioni normate all’interno di una soluzione acquosa alcalina, la quale viene portata ad ebollizione all’interno di un apposito recipiente metallico a tenuta. Al termine della prova il grado di corrosione alcalina ai danni del vetro viene stimato per via gravimetrica, ovvero misurando la perdita in peso subita del campione a seguito del test.

    Resistenza agli acidi secondo DIN 12116

    Le condizioni di partenza sono le medesima del test precedente, ma ad essere impiegata è qui una soluzione acquosa di acido cloridrico (HCl), che viene portata ad ebollizione all’interno di un apposito recipiente vetroso in condizioni di reflux. Al termine della prova il grado di corrosione acida viene stimato per via gravimetrica, ovvero misurando la perdita in peso subita del campione a seguito del test.

    Resistenza idraulica del vetro in polvere secondo ISO 719 e ISO 720

    La prova viene condotta sottoponendo della granella vitrea, avente granulometria ben definita, all’attacco di acqua milliQ a 98°C (ISO 719) o 121°C (ISO 720). La quantità di ioni alcalini rilasciati durante il test dal vetro viene poi determinata titolando la soluzione di prova con HCl: maggiore il rilascio originario di alcali, peggiore sarà la resistenza chimica del vetro all’aggressione idrolitica.

    Test di resistenza al lavaggio in lavastoviglie

    Gli articoli in vetro per la tavola devono garantire un adeguato livello di durabilità nei confronti dell’aggressione da parte dei detergenti impiegati per la loro pulizia in lavastoviglie.
    Attraverso una lavastoviglie speciale si possono sottoporre i diversi articoli ai cicli di lavaggio standard, previsti dalla normativa di settore, per determinarne la resistenza.

    Fonti: spevetro.it, pilkington.com, chimicamo.org

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