El vidrio es un sólido amorfo no cristalino , a menudo transparente , que tiene un uso práctico, tecnológico y decorativo generalizado, por ejemplo, en cristales de ventanas , vajillas y óptica . El vidrio se forma con mayor frecuencia mediante un enfriamiento rápido ( apagado ) de la forma fundida ; algunos vidrios, como el vidrio volcánico, se producen de forma natural. Los tipos de vidrio fabricado más conocidos, e históricamente los más antiguos, son los "vidrios de silicato" basados en el compuesto químico sílice (dióxido de silicio o cuarzo ), el componente principal de la arena .El vidrio de sosa y cal , que contiene alrededor de un 70 % de sílice, representa alrededor del 90 % del vidrio fabricado. El término vidrio , en el uso popular, a menudo se usa para referirse solo a este tipo de material, aunque los vidrios sin sílice a menudo tienen propiedades deseables para aplicaciones en la tecnología de comunicaciones moderna. Algunos objetos, como vasos para beber y anteojos , están tan comúnmente hechos de vidrio a base de silicato que simplemente se les llama por el nombre del material.
Aunque es frágil, el vidrio de silicato enterrado sobrevivirá durante períodos muy largos si no se altera, y existen muchos ejemplos de fragmentos de vidrio de las primeras culturas de fabricación de vidrio. La evidencia arqueológica sugiere que la fabricación de vidrio se remonta al menos al año 3600 a. C. en Mesopotamia , Egipto o Siria . Los primeros objetos de vidrio conocidos fueron cuentas , quizás creadas accidentalmente durante el trabajo del metal o la producción de fayenza . Debido a su facilidad para moldearse en cualquier forma, el vidrio se ha utilizado tradicionalmente para recipientes, como tazones , jarrones , botellas, jarras y vasos para beber. En sus formas más sólidas, también se ha utilizado para pisapapeles y canicas . El vidrio puede ser coloreado agregando sales metálicas o pintado e impreso como vidrio esmaltado . Las propiedades de refracción , reflexión y transmisión del vidrio lo hacen adecuado para la fabricación de lentes ópticos , prismas y materiales optoelectrónicos . Las fibras de vidrio extruidas tienen aplicación como fibras ópticas en redes de comunicaciones, material de aislamiento térmico cuando se enmarañan como lana de vidrio para atrapar el aire, o enplástico reforzado con fibra de vidrio ( fibra de vidrio ).
La definición estándar de un vidrio (o sólido vítreo) es un sólido formado por enfriamiento rápido por fusión . [1] [2] [3] [4] Sin embargo, el término "vidrio" a menudo se define en un sentido más amplio, para describir cualquier sólido no cristalino ( amorfo ) que exhibe una transición vítrea cuando se calienta hacia el estado líquido. [4] [5]
El vidrio es un sólido amorfo . Aunque la estructura a escala atómica del vidrio comparte características de la estructura de un líquido sobreenfriado , el vidrio exhibe todas las propiedades mecánicas de un sólido. [6] [7] [8] Como en otros sólidos amorfos , la estructura atómica de un vidrio carece de la periodicidad de largo alcance observada en los sólidos cristalinos . Debido a las limitaciones de los enlaces químicos , los vidrios poseen un alto grado de orden de corto alcance con respecto a los poliedros atómicos locales . [9]La noción de que el vidrio fluye en una medida apreciable durante largos períodos de tiempo no está respaldada por investigaciones empíricas o análisis teóricos (ver viscosidad en sólidos ). Las mediciones de laboratorio del flujo de vidrio a temperatura ambiente muestran un movimiento consistente con una viscosidad del material del orden de 10 17 –10 18 Pa s. [5] [10]
¿Cuál es la naturaleza de la transición entre un fluido o sólido regular y una fase vítrea? "El problema sin resolver más profundo e interesante en la teoría del estado sólido es probablemente la teoría de la naturaleza del vidrio y la transición del vidrio". — PW Anderson [11]