RESUMO VIDROS

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VIDRIOS
El vidrio es un sólido amorfo con la estructura de un líquido. Se ha superenfriado (enfriado a una velocidad demasiado alta para permitir la formación de cristales). Técnicamente, se define como un productor inorgánico de fusión que se ha enfriado hasta adquirir una condición rígida sin cristalizarse. El vidrio no tiene un punto distintivo de fusión o solidificación, por lo que su comportamiento es similar al de las aleaciones amorfas. 
En la actualidad existen unos 750 tipos de vidrios disponibles comercialmente, con aplicaciones que van desde vidrios para ventanas hasta vidrio para contenedores, utensilios de cocina, iluminación, tubos de TV y CRT, e incluso vidrios con características especiales mecánicas, eléctricas, de alta temperatura, contra ataques químicos, de corrosión y ópticas. 
Se utilizan vidrios especiales en las fibras ópticas (para comunicación mediante la luz con una pérdida pequeña de potencia en las señales) y en las fibras de vidrio con resistencia muy alta (para usarse en plásticos reforzados).
Todos los vidrios tienen por lo menos 50% de sílice, que se conoce como formador de vidrio. La composición y las propiedades de los vidrios pueden modificarse en gran medida mediante la adición de óxidos de aluminio, sodio, calcio, bario, boro, magnesio, titanio, litio, plomo y potasio. Según su función, estos óxidos se conocen como intermedios (o modificadores). 
El término vidrio describe tanto un estado de la materia como un tipo de cerámico. Como estado de la materia, se refiere a una estructura amorfa, no cristalina, de un material sólido. El estado vítreo ocurre en un material al que no se da tiempo suficiente para que al enfriarse a partir de la condición de fundido se forme la estructura cristalina. Se concluye que las tres categorías de los materiales de ingeniería (metales, cerámicos y polímeros) pueden adoptar el estado vítreo.
El vidrio es un compuesto inorgánico, no metálico (o mezcla de compuestos) que se enfría hasta adquirir una condición rígida sin cristalizar; es un cerámico que como material sólido está en estado vítreo. 
CARACTERÍSTICAS DE LOS VIDRIOS
Transparentes; amorfos; aislantes eléctrico y térmicos; inertes químicamente; alta dureza; resistencia a la corrosión.
Los vidrios también se clasifican como coloreados, opacos (blanco o translúcidos), de formas múltiples (variedad de formas), de características ópticas, fotocromáticos (se oscurecen cuando se exponen a la luz, como en el caso de los anteojos para el sol), fotosensibles (cambian de claros a opacos), fibrosos (estirados como fibras largas, como en la fibra óptica) y espumoso o celular (que contiene burbujas, por lo que es un buen aislante térmico). Los vidrios se conocen además como duros o blandos, en el sentido de propiedad térmica más que mecánica. Por lo tanto, un vidrio suave se ablanda a una temperatura inferior a la de un vidrio duro. Los vidrios de sosa y cal, y los de plomo alcalino, se consideran blandos, el resto son duros.
El comportamiento del vidrio, como el de la mayoría de los cerámicos, se considera perfectamente elástico y frágil. 
Los vidrios tienen baja conductividad térmica, alta resistividad eléctrica y resistencia dieléctrica. Sus coeficientes de dilatación térmica son inferiores a los de los metales y los plásticos e incluso pueden aproximarse a cero. Por ejemplo, el vidrio de sílice de titanio (un vidrio claro, sintético, con alto contenido de sílice) posee un coeficiente de dilatación térmica casi igual a cero. La sílice fundida (un dióxido de silicio claro, amorfo, sintético, de pureza muy alta) también tiene un coeficiente de dilatación casi cero.
Las propiedades ópticas de los vidrios (como la reflexión, absorción, transmisión y refracción) se pueden modificar variando su composición y tratamiento. En general, los vidrios son resistentes a ataques químicos y por su resistencia a la corrosión se clasifican como ácidos, álcalis o agua. 
PROPIEDADES DEL VIDRIO
El ingrediente principal en virtualmente todos los vidrios es la sílice (SiO2), que se encuentra en forma común como cuarzo mineral en las areniscas y arena sílicas. El cuarzo está presente en forma natural como sustancia cristalina, pero cuando se funde y luego se enfría, forma sílice vítreo.
El vidrio de sílice tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo, y por ello es muy resistente al choque térmico. Estas propiedades son ideales para aplicaciones de temperaturas elevadas.
A fin de reducir el punto de fusión del vidrio para hacer más fácil su procesamiento y controlar sus propiedades, la composición de la mayoría de vidrios comerciales incluye otros óxidos además de sílice. La sílice es el componente principal en esa clase de productos, por lo general entre el 50% y el 75% de los productos químicos totales. La razón de que en esos compuestos se utilice tanto el SiO2 es porque es el mejor formador de vidrio. Se transforma de manera natural en estado vítreo cuando se enfría desde el líquido, en tanto que la mayoría de los materiales cerámicos se cristalizan al solidificarse. 
Los ingredientes adicionales están contenidos en una solución sólida con SiO2, y cada uno tiene una función:
1) Actuar como fundente (facilita la fundición) durante el calentamiento
2) Incrementar la fluidez del vidrio fundido para su procesamiento
3) Retardar la desvitrificación, es decir, la tendencia a cristalizar desde el estado vítreo
4) Reducir la expansión térmica del producto final
5) Mejorar la resistencia química contra el ataque de ácidos, sustancias básicas o agua
6) Agregar color al vidrio
7) Alterar el índice de refracción para aplicaciones ópticas (por ejemplo, lentes).
ABC = Sólido cristalino (El sólido se cristaliza a partir del punto de fusión Tm)
Cuando enfría el líquido tiene una pérdida significativa de volumen específico. 
AD = Formación del vidrio (No cristalizan en Tm) 
En la Tg pasa de estado viscoso a rígido y frágil.
Acima de la Tg = Líquido
Entre Tg y Tm = Estado viscoso
Abajo de la Tg = Sólido rígido y frágil
CUARZO EN LA ARENA =
Cristobalita = proporcionan orden de largo alcance
Vidrio de sílice = red suelta
ÓXIDOS MODIFICADORES DEL VIDRIO
Óxidos que rompen la red vítrea = óxidos alcalinos (Na2O, K2O) y óxidos alcalinotérreos (CaO, MgO).
Los óxidos que rompen la red vítrea disminuyen la viscosidad para facilitar el trabajo y conformado del vidrio, o sea, disminuye la Tm.
Los otros componentes que componen el vidrio no entran en la red (como por ejemplo Ca+2 y Na+). Permanecen como iones metálicos enlazados iónicamente en los intersticios. 
El O de los óxidos alcalinos o alcalinotérreos penetra en la red y la rompe produciendo átomos de O con un e- sin compartir. 
ÓXIDOS INTERMÉDIOS EN VIDRIO 
Óxidos que no pueden formar una red vítrea por si solo pero pueden unirse a una red ya existente. 
Los vidrios de aluminiosilicato pueden alcanzar temperaturas más altas que el vidrio común. 
Los óxidos intermedios pueden actuar como modificadores de red y también pueden formar parte de la red del vidrio. 
VIDRIOS DE SODA Y CAL
El vidrio de sosa y cal es el vidrio más común y contiene sodio y calcio. Este tipo de vidrio se utiliza para ventanas de edificios, botellas y tarros; también se puede utilizar de forma rentable para hacer tubos, varillas, planchas y componente acabados de cristalería. Aunque no puede soportar temperaturas tan altas como el vidrio de borosilicato, puede ser útil para muchas aplicaciones científicas e industriales diferentes. 
Se fabricaba mezclando sosa (Na2O) y cal (CaO) con sílice (SiO2) como el ingrediente principal. La combinación de ingredientes que se agregan ha tenido una evolución empírica hasta lograr un balance entre evitar la cristalización durante el enfriamiento y lograr la estabilidad química del producto final. Se agrega magnesio (MgO) para que ayude a reducir la desvitrificación. 
Desvitrificación = Procedimiento a través do cual una sustancia en que se encuentra en un estado vítreo pasa a un cristal. 
Características principales =
vidrios planos; recipientes; utensilioprensados y soplados; productos de iluminación donde no se requiera alta durabilidad química y alta resistencia al calor. 
Al2O3 = incrementar durabilidad
MgO = evitar desvitrificación
CaO y Na2O = punto de reblandecimiento descienda de 1600 oC a 730oC.
VIDRIOS DE BOROSILICATO
Es un tipo particular de vidrio con óxidos de silicio y boro, más conocido con los nombres comerciales de DURAN, Pyrex o Kimax.
El vidrio de borosilicato tiene un coeficiente de dilatación de aproximadamente un tercio del vidrio común. Aunque esto lo hace más resistente que otros vidrios al choque térmico, también puede rajarse o quebrarse al someterse a variaciones rápidas de temperatura. 
Aunque es más difícil de hacer que el vidrio tradicional, es económico producirlo por su durabilidad y su resistencia calórica y química. Encuentra un excelente uso en el equipamiento de laboratorios de química o biología, además de ser útil en la cocina, decoración, iluminación y ventanas en algunos casos. 
El B2O3 entra en la red de sílice debilitando su estructura y disminuyendo el punto de reblandecimiento. 
VIDRIOS DE PLOMO
El vidrio de plomo es un tipo de vidrio que contiene óxido de plomo en vez de óxido de calcio en su composición. La cantidad de óxido de plomo varía entre un 18 y un 35 por ciento. 
Al añadir óxido de plomo al vidrio aumenta su índice de refracción y además resulta en una temperatura de fundición más baja. Esto facilita el trabajo y la modelación del vidrio. 
Las propiedades ópticas se deben a la alta densidad del plomo. El brillo depende del índice de refracción, el cual aumenta también la dispersión. 
Tienen bajo punto de fusión 
Se usan en ventanas de radiación, fundas de tubos fluorescentes, tubos de televisor, lentes ópticas y vidrios decorativos. 
El PbO es un modificador de la red de sílice y formador de redes
Punto de trabajo = temperatura a la que se pueden realizar operaciones de fabricación de vidrio.
Punto de reblandecimiento = a esta temperatura el vidrio fluye a una tasa considerable bajo su propio peso
Punto de recocido = se pueden mitigar esfuerzos a esta temperatura
Punto de deformación = por debajo de esta temperatura el vidrio es rígido y la relajación sucede muy lentamente
RECOCIDO = Se calienta el vidrio entre el punto de recocido y el punto de deformación para eliminar esfuerzos residuales del procesamiento
TEMPLADO = Se calienta el vidrio por encima del punto de deformación seguido de enfriamiento rápido para mejorar la resistencia del vidrio.
PROCESAMIENTO DEL VIDRIO 
1) Preparación y fundición de la materia prima (principalmente SiO2)
2) Conformado
3) Tratamiento térmico (si es necesario)
La arena se lava para eliminar impurezas que teñirían al vidrio. 
Clasificación de la arena de acuerdo al tamaño del grano (0,1-0,6mm).
Se agregan los otros constituyentes menores y se mezclan dando lugar al lote de carga de acuerdo al tamaño del horno a utilizar. Generalmente se agrega vidrio reciclado.
Se procede al cargado del horno y a la fundición del material.
El tiempo típico para lograr fundir una carga es de 24-48hrs.
PROCESOS DISCRETOS = botellas, focos y otros productos individuales
PROCESOS CONTINUOS = vidrio plano (hojas y placas para ventanas), y tuberías (artículos para laboratorio y tubos fluorescente).
PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE FIBRAS = para materiales aislantes, fibra óptica materiales compuestos de fibra de vidrio. 
FORMACIÓN DE LÁMINAS Y PLACAS DE VIDRIO
PROCESO DE FLOTADO = Una tira de vidrio sale del horno fundido y flota sobre la superficie de un baño de estaño fundido. El vidrio se enfría mientras pasa sobre el etaño en una atmosfera controlada químicamente.
Cuando las superficies están lo suficientemente duras, la placa se saca del horno a través de una cama de rodillos y pasa por un horno de recocido. 
SOPLADO, PRENSADO Y MOLDEO DEL VIDRO = Los objetos hondos como botellas, jarras y cubiertas de focos se moldean por soplado, haciendo que el aire obligue al vidrio fundido a adaptarse a los moldes.
Artículos planos como lentes ópticos y faros herméticos se fabrican con un émbolo que presiona el vidrio fundido contra un molde.
FORMADO DE FIBRAS = El vidrio fundido pasa a través de orificios en una placa de aleación de platino caliente. 
Cada agujero de la placa genera una fibra.
Estas fibras son tomadas y estiradas por rodillos.
Las fibras individuales se reúnen y enrollan en un carrete previo rociado con productos que sirven para lubricarlas y protegerlas.