PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DEI VETRI COLORATI
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- Oliviero Gentili
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1 PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DEI VETRI COLORATI
2 DEFINIZIONE DI VETRO LO STATO VETROSO È QUELLO DI UN SOLIDO BLOCCATO NELLA STRUTTURA DISORDINATA DI UN LIQUIDO (FASE AMORFA) SOLIDO:ORDINE A LUNGO RAGGIO AMORFO:ASSENZA DI ORDINE A LUNGO RAGGIO
3 DEFINIZIONE DI VETRO il vetro è uno stato della materia che mantiene l energia, il volume e l arrangiamento atomico di un liquido, ma per la quale i cambiamenti di energia e volume con la temperatura e pressione sono simili in grandezza a quelli di un solido cristallino. Nota: In questa categoria di composti sono compresi, quindi, non solo i vetri di ossidi inorganici, tipicamente a base di silice, sui quali è basata l esperienza, ma anche polimeri organici, resine e vetri metallici.
4 COMPOSIZIONE CHIMICA VETRIFICANTI - Rappresentano l elemento essenziale dello stato vetroso che compone il reticolo amorfo del vetro SiO2 (ossido di Silicio - SIlice) Tf = C B2O3 (ossido di boro- Borace) FONDENTI - Aiutano il processo di fusione abbassandone la temperatura Na2O (Soda tipicamente si usa Na2CO3) (75%SiO2 25% Na2O Tf = C) STABILIZZANTI Conferiscono maggiore stabilità e resistenza fisica e chimica al vetro CaO (Marmo) MgO (Magnesia) Al2O3 (Allumina) BaO PbO
5 LA STRUTTURA CRISTALLINA Tf = C Silice fusa Quarzo Silice amorfa ECCESIVO DISPENDIO ENERGETICO PER LA FUSIONE (Rottura degli energetici legami covalenti SiSi-O-Si) + Na2CO3 >1000 C Lenta o Veloce Tf =793 =793 C I legami ionici tra O- e Na+ abbassano il punto i fusione ma genero VETRO IDROSOLUBILE necessita uso STABILIZZANTI CaO MgO Al2O3 PbO
6 VARIE TIPOLOGIE DI VETRI 1. Soda-Lime-Silica (Tipico vetro commerciale per bottiglie, barattoli, ecc.) 2. Vetro borosilicato (Pyrex = basso coefficiente di espansione termica) 3. Cristallo (Vetro al piombo; particolari proprietà ottiche a seguito della sua alta densita) 4. Vetro di Silice (alta temperatura) 5. Soda-Lime-Silica antico di produzione Romana
7 VETRI COLORATI
8 COS È IL COLORE? IL COLORE DEL CAMPIONE È IL COLORE COMPLEMENTARE DELLA RADIAZIONE ASSORBITA Energia Es:: Es E LUCE BIANCA (costituita da tutte le lunghezze d onda) LUCE ASSORBITA ROSSA LUCE TRASMESSA BLU--VERDE BLU E
9 I COLORANTI Tipicamente sono ossidi di metalli di transizione Colorante Condizioni Ossidanti Condizioni Riducenti Biossido di Manganese Ametista Nessuna Ossido di Rame(II) Verde Blu Verde -Blu Ossido di Ferro(III) Verde Oliva Verde Blu Ossido di Cerio Giallo Giallo Ossido di Nichel Violetto Violetto Ossido di Neodimio Violetto Violetto Cloruro di Oro Rosso rubino Nessuna Uranio Giallo Fluorescente Verde Fluorescente
10 COME AGISCE IL COLORANTE? Coloranti Atomi di metalli di transizione dispersi nella matrice vetrosa Energia Ogni specie chimica (atomo, molecola, ione) ha una serie caratteristica di livelli energetici (elettronici, vibrazionali, rotazionali). Generalmente gli stati ad energia inferiore (Stato Stato fondamentale = E ) sono occupati mentre gli stati ad alta energia sono vuoti (Stato Stato eccitato = E ). E = Stato non occupato LUCE LUCE Componente con energia opportuna per compiere transizione E E -E E = Stato occupato
11 SOMMARIO ESPERIENZA 1) Preparazione dei campioni in polvere a differenti composizioni di ossidi. 2) Fusione ad alta temperatura (T = 1400 C!) dei campioni, formazione del vetro liquido. 3) Formatura del vetro liquido mediante stampi in grafite. 4) Analisi dei campioni ottenuti mediante spettroscopie elettromagnetiche.
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1. Talco (più tenero) 2. Gesso 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Ortoclasio 7. Quarzo 8. Topazio 9. Corindone 10. Diamante (più duro)
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