Sé que existe el famoso proceso de calentar materiales y convertirlos en vidrio; pero lo que no sé es, ¿cuál es el proceso químico de la creación del vidrio? ¿Es cristalización?
¿Cómo puede dar lugar a tantas diferencias visuales?
¿Cuál es la descripción de un proceso tan radical?
¿Es cristalización?
Tiene razón. La principal diferencia es que la arena es cristalina y el vidrio no, es amorfo.
El componente principal (> 95%) de la arena amarilla común es el cuarzo (mineral cuya composición es SiO 2 ). Hay que tener en cuenta que no toda la arena es de cuarzo. Hay arenas blancas que contienen calcita (CaCO 3 ) y arena negra (que contiene diversos minerales pesados). Pero la arena más común es la de cuarzo: SiO 2 .
En cambio, el vidrio que se ve en la vida cotidiana no está compuesto de SiO puro. 2 . Tiene un montón de otros aditivos como Na, K, B, y otros. Esto se hace para modificar las propiedades del vidrio y hacerlo más apto para el uso humano. Pero no tiene mucha importancia para nuestro debate.
Entonces, si están hechos de lo mismo, ¿por qué la diferencia? La respuesta es la velocidad de enfriamiento. Si enfrías SiO 2 suficientemente lenta, los átomos tienen tiempo suficiente para organizarse en una estructura cristalina. En el caso del SiO 2 se trata de una red de SiO 4 tetraedros: Un átomo de silicio rodeado por cuatro oxígenos. Si se enfría demasiado rápido, no se forma la estructura cristalina. Puede ser completamente amorfa o formar una matriz submicroscópica de SiO 2 cristales en diversas estructuras (CT-opal, por ejemplo).
¿Qué determina la velocidad de enfriamiento? Pues bien, en el caso del vidrio es cuestión de minutos. Usted ha visto la fabricación de vidrio: El vidrio está fundido y muy rápidamente se solidifica. En cambio, la mayor parte de la arena de cuarzo que ves son en realidad fragmentos rotos de unas rocas llamadas granito. Este tipo de roca contiene abundante cuarzo y se forma a gran profundidad (decenas de kilómetros) a velocidades de enfriamiento muy lentas. Mientras que un vidriero puede coger su vidrio y dejarlo enfriar en la atmósfera o en el agua, el magma de silicato fundido ("vidrio") en las profundidades de la Tierra está rodeado de rocas que están a cientos de grados. Este enfriamiento lento facilita la cristalización del SiO 2 en cuarzo en lugar de vidrio. ¿Cómo de lento es esto? Al menos decenas de años, más comúnmente cientos o incluso miles de años. Es mucho más lento que los segundos y minutos de la fabricación del vidrio.
Cristalización lenta del SiO 2 en la Tierra no es el único proceso. De hecho, existen procesos que pueden tomar magma fundido de silicato y enfriarlo muy rápidamente. Esto suele ocurrir en entornos volcánicos: Un volcán arroja magma fundido (de nuevo, compuesto principalmente de SiO 2 ) y lo lanza a la atmósfera, donde puede enfriarse muy rápidamente. Es aún más rápido si el magma entra en erupción en el agua. El resultado es el vidrio volcánico: a veces llamado obsidiana.
En realidad, la diferencia en el aspecto visual no se debe a la presencia o ausencia de una estructura cristalina. Está relacionada sobre todo con el tamaño del grano. Si cogemos un cristal de ventana y lo rompemos para que queden granos pequeños, tendrá el mismo aspecto que la arena. Por otro lado, si coges cuarzo y lo haces grande y liso (igual que el cristal de una ventana), tendrá este aspecto:
(Por Parent Géry (Obra propia) [Dominio público], vía Wikimedia Commons)
Coge arena, fúndela, déjala enfriar y tendrás (una especie de) vidrio.
El vidrio es un sólido amorfo. Parece sólido, pero en realidad es un líquido viscoso.
La arena es esencialmente lo mismo, aunque fragmentada en trozos muy pequeños. Aunque la arena podría contener fragmentos de cuarzo (cristalizado), eso no cambia lo que observamos de la arena.
¿Cómo puede dar lugar a tantas diferencias visuales?
El vidrio es transparente porque a la arena que lo compone se le añaden sustancias químicas para bajar el punto de fusión y hacerlo transparente (eliminando algunas impurezas). La arena está compuesta de todo lo que hay en la tierra, por lo que no es tan transparente como el vidrio. Además, las pequeñas partículas desvían la luz, por lo que es difícil ver un dibujo a través de la arena.
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