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STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

 In questo post torniamo a parlare del vetro (vedi step 8), materiale usato per le lenti che costituiscono il fototeodolite. Questa volta lo affronteremo dal punto di vista chimico.

Analizziamone dunque la composizione chimica.

Il principale componente del vetro piano è la sabbia silicea (SiO2). Il suo punto di fusione si situa nell'intorno dei 1700°C e la sua consistenza a questa temperatura è simile a quella del miele liquido. La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro, al cui centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno: la formula chimica è quindi SiO4 ed ha una carica negativa. 
Raffreddando velocemente la silice fusa, si forma una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo ad un materiale amorfo, conosciuto come silice vetrosa.


Reazione

Le materie prime utilizzate nella produzione assolvono principalmente a quattro funzioni: 

  • Vetrificanti: sostanze che si trasformano, per semplice azione del calore, dalla forma cristallina alla forma vetrosa, amorfa (silice SiO2; anidride borica B2O3; anidride fosforica P2O5); 
  • Fondenti: consentono la fusione del vetro a temperature realizzabili nei forni industriali, abbassando il punto di fusione da 1700 C° a 1550 C° circa (carbonato di sodio o soda Solvay Na2CO3; carbonato di potassio K2CO3); 
  • Stabilizzanti: rendono il vetro inalterabile e resistente agli agenti atmosferici e chimici (carbonato di calcio CaCO3; dolomite MgCa(CO3)2); 
  • Affinanti: facilitano l’affinaggio del vetro, aiutando la massa di vetro fuso non omogenea e carica di bolle gassose prodotte dalla fusione, a trasformarsi in un fluido chiaro, trasparente e omogeneo (solfato di sodio Na2SO4). 


Il vetro è spesso descritto come un liquido ad elevatissima viscosità, privo di un reticolo cristallino regolare e di un punto di fusione preciso. Inoltre non presenta il fenomeno del calore latente di cristallizzazione o di fusione.


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