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Bicchiere

Il vetro è un materiale solido amorfo (non cristallino). Gli occhiali sono in genere fragili e otticamente trasparenti. Il tipo di vetro più familiare, utilizzato da secoli nelle finestre e negli abbeveratoi, è il vetro soda-calcico, composto per circa il 75% da silice (SiO ₂ ) con l’aggiunta di ossido di sodio (Na ₂ O) da carbonato di sodio, calce (CaO ), e diversi additivi minori.

Proprietà ottiche

Il vetro è ampiamente utilizzato in gran parte a causa della produzione di composizioni di vetro che sono trasparenti alle lunghezze d’onda visibili della luce. Al contrario, i materiali policristallini non trasmettono generalmente luce visibile. I singoli cristalliti possono essere trasparenti, ma le loro sfaccettature (confini del grano) riflettono o diffondono la luce, determinando una riflessione diffusa. Il vetro non contiene le suddivisioni interne associate ai bordi di grano nei policristalli, quindi non disperde la luce allo stesso modo di un materiale policristallino. La superficie di un vetro è spesso liscia: durante la formazione del vetro, le molecole del liquido superraffreddato non sono costrette a disfarsi in rigide geometrie cristalline. Le molecole possono seguire la tensione superficiale, che impone una superficie microscopicamente liscia. Queste proprietà, che conferiscono al vetro la sua trasparenza, possono essere mantenute anche se il vetro è parzialmente fotoassorbente o colorato.

Il vetro ha la capacità di rifrangere, riflettere e trasmettere la luce secondo i principi dell’ottica geometrica. Il vetro comune ha un indice di rifrazione di 1,5. Secondo le equazioni di Fresnel, la riflettività (la quantità di luce che viene riflessa dall’interfaccia aria-vetro) di una lastra di vetro è di circa il 4% per superficie (alla normale incidenza nell’aria). Ciò significa che la quantità di luce che viene trasmessa attraverso una superficie di vetro (la trasmissività) è del 96%. La trasmissività di un elemento in vetro a due superfici è di circa il 92%.

Il vetro trova applicazione anche nell’optoelettronica per le fibre ottiche che trasmettono la luce.

Colore

Il colore nel vetro può essere ottenuto aggiungendo ioni elettricamente carichi che sono distribuiti omogeneamente o facendo precipitare particelle finemente disperse (come nei vetri fotocromatici). Il vetro soda-calcico ordinario appare incolore ad occhio nudo quando è sottile, sebbene impurità di ossido di ferro (II) (FeO) fino allo 0,1 % in peso producano una tinta verde. Questo si vede in pezzi spessi o con l’ausilio di strumenti scientifici. Il biossido di manganese può essere aggiunto in piccole quantità per rimuovere la tinta verde data dall’ossido di ferro (II). Le aggiunte di FeO e Cr ₂ O ₃ possono essere utilizzate per la produzione di bottiglie verdi. Lo zolfo, insieme ai sali di carbonio e ferro, viene utilizzato per formare polisolfuri di ferro e produrre vetro ambrato che va dal giallastro al quasi nero. Un vetro fuso può anche acquisire un colore ambrato da un’atmosfera di combustione riducente.

Quando viene utilizzato nel vetro artistico o nel vetro da studio, il vetro viene colorato utilizzando ricette strettamente custodite che coinvolgono combinazioni specifiche di ossidi metallici, temperature di fusione e tempi di “cottura”. La maggior parte del vetro colorato utilizzato nel mercato dell’arte viene prodotto in volume dai venditori, sebbene ci siano alcuni produttori di vetro con la capacità di creare il proprio colore dalle materie prime.

Quarzo

Il quarzo è un minerale abbondante nella crosta continentale terrestre. È costituito da una struttura continua di tetraedri silicio-ossigeno SiO ₄ . Ogni atomo di ossigeno è condiviso tra due tetraedri, fornendo una formula complessiva di SiO ₂ . Esistono diverse varietà di quarzo, molte delle quali sono pietre semipreziose.

Proprietà fisiche

Grazie alla sua abbondanza e all’elevata stabilità termica e chimica, il quarzo è ampiamente utilizzato in molte applicazioni su larga scala: abrasivi, materiali da fonderia, ceramiche e cementi. I cristalli di quarzo hanno proprietà piezoelettriche. La piezoelettricità è la capacità di sviluppare un potenziale elettrico sull’applicazione di sollecitazioni meccaniche. Uno dei primi utilizzi di questa proprietà dei cristalli di quarzo è stato nei pickup fonografici, dove il movimento meccanico dello stilo nella scanalatura genera una tensione elettrica proporzionale creando stress all’interno di un cristallo.

Oggi, un oscillatore a cristallo è un uso piezoelettrico comune per il quarzo: la frequenza di vibrazione del cristallo viene utilizzata per generare un segnale elettrico di frequenza molto precisa. Questo è impiegato in molti dispositivi elettronici moderni (orologi da polso, orologi, radio, computer, telefoni cellulari) per tenere traccia del tempo o fornire un segnale di clock stabile per i circuiti digitali.

Colore

Il quarzo puro, tradizionalmente chiamato cristallo di rocca (a volte chiamato quarzo chiaro), è incolore e trasparente o traslucido. Le varietà colorate comuni includono citrino, quarzo rosa, ametista, quarzo fumé e quarzo lattiginoso.

Le varietà criptocristalline (cristalli appena visibili al microscopio) sono traslucide o prevalentemente opache, mentre le varietà trasparenti tendono ad essere macrocristalline (grandi cristalli identificati alla vista). Il calcedonio è una forma criptocristallina di silice costituita da sottili accrescimenti di quarzo e dal suo polimorfo monoclino, la moganite. Altre varietà di pietre preziose opache di quarzo, o rocce miste incluso il quarzo, spesso includono bande o motivi di colore contrastanti. Questi includono agata, onice, corniola e diaspro.

Fonte