ÉTAT VITREUX: CARACTÉRISTIQUES, EXEMPLES ET PROPRIÉTÉS - CHIMIE - 2025

L' état vitreux se produit dans les corps qui ont subi un ordre moléculaire rapide pour prendre des positions définies, généralement en raison d'un refroidissement rapide. Ces corps ont un aspect solide avec un certain degré de dureté et de rigidité, bien que sous l'application de forces extérieures, ils se déforment généralement élastiquement.

Le verre, à ne pas confondre avec le verre, est utilisé dans la fabrication de fenêtres, lentilles, bouteilles, etc. En général, il a un nombre infini d'applications, tant pour la vie domestique que pour la recherche et la technologie; d'où son importance et l'importance de connaître ses propriétés et ses caractéristiques.

D'autre part, il est important de comprendre qu'il existe différents types de verre, à la fois d'origine naturelle et artificielle. Quant à ces derniers, les différents types de verre répondent souvent à des besoins différents.

Il est donc possible d'obtenir des verres répondant à certaines propriétés pour répondre à certains besoins technologiques ou industriels.

caractéristiques

En ce qui concerne leurs caractéristiques optiques, ces corps vitreux sont isotropes (c'est-à-dire que leurs propriétés physiques ne dépendent pas de la direction) et transparents à la plupart des rayonnements visibles, au même titre que les liquides.

L'état vitreux est généralement considéré comme un autre état de la matière au-delà des trois états communément connus, tels que liquide, gaz et solide, ou nouveaux qui ont été découverts ces dernières décennies, comme le plasma ou le condensat de Bose. Einstein.

Cependant, certains chercheurs comprennent que l'état vitreux est le résultat d'un liquide sous-refroidi ou avec une viscosité si élevée qu'il finit par lui donner un aspect solide sans en être un.

Pour ces chercheurs, l'état vitreux ne serait pas un nouvel état de la matière, mais plutôt une forme différente dans laquelle l'état liquide apparaît.

Au final, ce qui semble assez certain, c'est que les corps à l'état vitreux ne présentent pas un certain ordre interne, contrairement à ce qui se passe avec les solides cristallins.

Cependant, il est également vrai qu'en de nombreuses occasions, ce que l'on appelle un trouble de l'ordre est apprécié. On observe certains groupes ordonnés organisés spatialement de manière totalement ou partiellement aléatoire.

Types de verres

Comme mentionné ci-dessus, le verre peut être d'origine naturelle ou artificielle. Un exemple de corps vitré naturel est l'obsidienne, qui est créée par la chaleur présente à l'intérieur des volcans.

En revanche, tant les substances d'origine organique que les substances inorganiques sont susceptibles d'acquérir un état vitreux. Certaines de ces substances sont:

- Différents éléments chimiques, tels que Se, Si, Pt-Pd, Au-Si, Cu-Au.

- Différents oxydes, tels que SiO ₂, P ₂ O ₅, B ₂ O ₃ et certaines de leurs combinaisons.

- Différents composés chimiques, tels que GeSe ₂, As ₂ S ₃, P ₂ S ₃, PbCl ₂, BeF ₂, AgI.

- les polymères organiques, tels que les polyamides, les glycols, les polyéthylènes ou les polystyrènes et les sucres, entre autres.

Exemples

Parmi les lunettes les plus courantes que l'on peut trouver, il convient de souligner les suivantes:

Silice vitreuse

La silice est un oxyde de silicium, parmi lesquels en général le plus connu est le quartz. En général, la silice est un composant fondamental du verre.

Dans le cas du quartz, un verre de quartz peut être obtenu en le chauffant à son point de fusion (qui est de 1723 ºC) et en le refroidissant rapidement.

Le verre de quartz a une excellente résistance aux chocs thermiques et peut être baigné dans l'eau lorsqu'il est rouge chaud. Cependant, sa température de fusion élevée et sa viscosité rendent son travail difficile.

Ce verre de quartz est appliqué à la fois dans la recherche scientifique et dans une multitude d'applications pour la maison.

Verres en silicate de sodium

Sa fabrication est due au fait qu'il offre des propriétés similaires à celles du verre de quartz, bien que les verres de silicate de sodium soient beaucoup moins chers car pour les fabriquer il n'est pas nécessaire d'atteindre des températures aussi élevées que dans le cas des verres de quartz.

En plus du sodium, d'autres métaux alcalino-terreux sont ajoutés dans le processus de fabrication pour conférer au verre certaines propriétés particulières, telles que la résistance mécanique, la non-réactivité contre les agents chimiques à température ambiante (notamment contre l'eau), entre autres.

De même, avec l'ajout de ces éléments, il est également prévu qu'ils préservent la transparence face à la lumière.

Propriétés du verre

D'une manière générale, les propriétés du verre sont liées à la fois à la nature, ainsi qu'aux matières premières utilisées pour l'obtenir, et à la composition chimique du produit final obtenu.

La composition chimique est généralement exprimée en pourcentages massiques des oxydes les plus stables à température ambiante des éléments chimiques qui la composent.

Dans tous les cas, certaines propriétés générales du verre sont qu'il ne perd pas ses propriétés optiques avec le temps, qu'il est facilement malléable lors du processus de fusion, que sa couleur dépend des matériaux qui lui sont ajoutés au cours du processus de fusion et qu'ils sont facilement recyclable.

Le verre a la capacité de réfléchir, réfracter et transmettre la lumière, grâce à ses propriétés optiques, sans la diffuser. Le verre commun a un indice de réfraction de 1,5 qui peut être modifié avec différents additifs.

De même, le verre ordinaire est résistant à la corrosion et a une résistance à la traction de 7 mégapascals. De plus, la couleur du verre peut être modifiée en ajoutant différents additifs.

Recyclage du verre

Un avantage important du verre par rapport aux autres matériaux est à la fois sa facilité de recyclage et sa capacité de recyclage illimitée, car il n'y a pas de limite au nombre de fois qu'un même matériau vitreux peut être recyclé.

De plus, dans la fabrication du verre recyclé, les économies d'énergie sont de l'ordre de 30% par rapport au coût énergétique de sa fabrication à partir de matières premières. Cette économie d'énergie, associée à l'économie de matières premières, se traduit finalement par des économies financières importantes.

Références

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5. La structure du verre est déterminée atome par atome. Experientia docet. 24 avril 2018. Consulté le 1er février 2016.
6. Turnbull, "Dans quelles conditions un verre peut-il être formé?", Contemporary Physics 10: 473-488 (1969)