Vetro e proprietà

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Testo

PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE

Le proprietà chimico-fisiche del vetro sono molte, ma alcune sono specifiche del vetro e lo rendono un materiale unico:
- Trasparenza.
- Durezza, dai 5 ai 7 gradi nella scala di Mohs.
- Inalterabilità.
- Fragilità dovuta a bassissimi valori di elasticità.
- Resistenza agli agenti chimici con l'esclusione dell'acido fluoridrico che aggredisce la silice (la corrosione in presenza di acidi è di 0,05 mm/anno e di 0,3 in presenza di basi).
- Indice di rifrazione 1,5-1,8 con specifici valori per ogni tipo di vetro.
- Sopporta riscaldamenti uniformi e graduali e resiste agli sbalzi termici inversamente proporzionale al coefficiente di dilatazione.
- presenta caratteristiche di bassa conducibilità elettrica (alta resistività elettrica superficiale, fino a 10 alla 17 ohm/cm al quadrato che ne fa un prodotto isolante) e termica.
- E' un buon isolante e, nel vetro in silice, la conducibilità termica è di 1,3 W/m°C.
- Nei vetri normali non avviene alcuna deformazione prima della frattura (resistenza meccanica compresa tra 100-10000 kg/cm al quadrato).
- La densità è in funzione della composizione: da 2,2 g/cm3 per i vetri al silice a 4,8 per quelli al piombo.
- La costante dielettrica relativa è di 8 nei vetri comuni ed è inversamente proporzionale alla temperatura
Approfondimenti
Durezza
È una proprietà anisotropa, ossia può variare a seconda della direzione di scalfitura in uno stesso minerale; la durezza di un minerale dipende dalla densità di legame degli elementi costituenti il reticolo cristallino e tale densità è variabile lungo diverse direzioni cristallografiche.
La durezza relativa dei minerali viene determinata usando una scala ideata dal mineralogista Friedrich Mohs, e chiamata per l'appunto scala di Mohs. La scala è costituita da dieci comuni minerali di riferimento a ciascuno dei quali è stata assegnato un valore di durezza, ed è basata sulla capacità di un minerale di scalfire il precedente.

SCALA DI MOHS:
1= talco
2= gesso
3= calcite
4= fluorite
5= apatite-ossidiana
6= ortoclasio
7= quarzo
8= topazio
9= corindone
10= diamante

Esistono due metodi principali per misurare la durezza di un minerale:
1) confrontare il minerale a durezza incognita con quelli che occupano un posto definito sulla scala di Mohs, osservando i minerali che riesce a scalfire e quelli da cui è scalfito.
2) con alcune apparecchiature (microdurimetri) costituite da un set di punte di durezza, grandezza e forma standard, caricate con pesi noti, in grado di lasciare delle impronte sui minerali; da queste impronte è possibile risalire alla durezza dei minerali.
La durezza di un minerale ne può influenzare il valore economico, sia per un eventuale utilizzo come abrasivo (ad es. i diamanti di qualità industriale) che per fini gemmologici (un minerale tenero non è utilizzato a tal scopo sia per problemi di taglio che di conservazione).

Punto di fusione
Il punto di fusione varia in media fra i 1300-1500°C (talvolta può essere sensibilmente superiore); nell’antichità per l’impossibilità di ottenere tali alte temperature con i combustibili noti, si realizzava una fusione parziale intorno ai 1000°C : alcune impurità della pasta vitrea non venivano però fuse e non si espellevano completamente le bollicine d’aria presenti nella massa, con il risultato di una minore trasparenza del vetro.
La miscela (avvenuta la fusione) è portata ad assumere gradatamente consistenza solida mediante un processo di lento raffreddamento (o ricottura): prende così il caratteristico aspetto di materiale solido trasparente. Il processo di raffreddamento deve essere estremamente lento per impedire la cristallizzazione dei silicati presenti nella miscela che determinerebbe una sensibile riduzione della trasparenza del vetro, rendendolo opaco e facilmente soggetto a fratture e sfaldature.

Sfaldatura
Le gemme che si sfaldano tendono a rompersi secondo piani di debole coesione tra gli atomi detti piani di sfaldatura che risultano coincidere con precise direzioni cristallografiche sempre dipendenti dalla struttura atomica. Un minerale può mostrare una o più direzioni di sfaldatura, per le quali si usano gli aggettivi perfetta, distinta o indistinta. Mostrano perfetta sfaldatura diamante, fluorite, topazio e calcite.

Frattura
La frattura è una rottura che avviene senza relazione con la struttura atomica interna. Le superfici di frattura sono generalmente irregolari e di vari aspetto con nomi specifici.
-concoide: comune in molte gemme , deve il nome alla superficie curva come quella di una conchiglia.
-granulosa: crea una superficie ruvida irregolare.
-scheggiosa: è determinata da una struttura compatta.
-irregolare: è tipica delle sostanze microgranulari, compatte come la dumortierite.

PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE

Le proprietà chimico-fisiche del vetro sono molte, ma alcune sono specifiche del vetro e lo rendono un materiale unico:
- Trasparenza.
- Durezza, dai 5 ai 7 gradi nella scala di Mohs.
- Inalterabilità.
- Fragilità dovuta a bassissimi valori di elasticità.
- Resistenza agli agenti chimici con l'esclusione dell'acido fluoridrico che aggredisce la silice (la corrosione in presenza di acidi è di 0,05 mm/anno e di 0,3 in presenza di basi).
- Indice di rifrazione 1,5-1,8 con specifici valori per ogni tipo di vetro.
- Sopporta riscaldamenti uniformi e graduali e resiste agli sbalzi termici inversamente proporzionale al coefficiente di dilatazione.
- presenta caratteristiche di bassa conducibilità elettrica (alta resistività elettrica superficiale, fino a 10 alla 17 ohm/cm al quadrato che ne fa un prodotto isolante) e termica.
- E' un buon isolante e, nel vetro in silice, la conducibilità termica è di 1,3 W/m°C.
- Nei vetri normali non avviene alcuna deformazione prima della frattura (resistenza meccanica compresa tra 100-10000 kg/cm al quadrato).
- La densità è in funzione della composizione: da 2,2 g/cm3 per i vetri al silice a 4,8 per quelli al piombo.
- La costante dielettrica relativa è di 8 nei vetri comuni ed è inversamente proporzionale alla temperatura
Approfondimenti
Durezza
È una proprietà anisotropa, ossia può variare a seconda della direzione di scalfitura in uno stesso minerale; la durezza di un minerale dipende dalla densità di legame degli elementi costituenti il reticolo cristallino e tale densità è variabile lungo diverse direzioni cristallografiche.
La durezza relativa dei minerali viene determinata usando una scala ideata dal mineralogista Friedrich Mohs, e chiamata per l'appunto scala di Mohs. La scala è costituita da dieci comuni minerali di riferimento a ciascuno dei quali è stata assegnato un valore di durezza, ed è basata sulla capacità di un minerale di scalfire il precedente.

SCALA DI MOHS:
1= talco
2= gesso
3= calcite
4= fluorite
5= apatite-ossidiana
6= ortoclasio
7= quarzo
8= topazio
9= corindone
10= diamante

Esistono due metodi principali per misurare la durezza di un minerale:
1) confrontare il minerale a durezza incognita con quelli che occupano un posto definito sulla scala di Mohs, osservando i minerali che riesce a scalfire e quelli da cui è scalfito.
2) con alcune apparecchiature (microdurimetri) costituite da un set di punte di durezza, grandezza e forma standard, caricate con pesi noti, in grado di lasciare delle impronte sui minerali; da queste impronte è possibile risalire alla durezza dei minerali.
La durezza di un minerale ne può influenzare il valore economico, sia per un eventuale utilizzo come abrasivo (ad es. i diamanti di qualità industriale) che per fini gemmologici (un minerale tenero non è utilizzato a tal scopo sia per problemi di taglio che di conservazione).

Punto di fusione
Il punto di fusione varia in media fra i 1300-1500°C (talvolta può essere sensibilmente superiore); nell’antichità per l’impossibilità di ottenere tali alte temperature con i combustibili noti, si realizzava una fusione parziale intorno ai 1000°C : alcune impurità della pasta vitrea non venivano però fuse e non si espellevano completamente le bollicine d’aria presenti nella massa, con il risultato di una minore trasparenza del vetro.
La miscela (avvenuta la fusione) è portata ad assumere gradatamente consistenza solida mediante un processo di lento raffreddamento (o ricottura): prende così il caratteristico aspetto di materiale solido trasparente. Il processo di raffreddamento deve essere estremamente lento per impedire la cristallizzazione dei silicati presenti nella miscela che determinerebbe una sensibile riduzione della trasparenza del vetro, rendendolo opaco e facilmente soggetto a fratture e sfaldature.

Sfaldatura
Le gemme che si sfaldano tendono a rompersi secondo piani di debole coesione tra gli atomi detti piani di sfaldatura che risultano coincidere con precise direzioni cristallografiche sempre dipendenti dalla struttura atomica. Un minerale può mostrare una o più direzioni di sfaldatura, per le quali si usano gli aggettivi perfetta, distinta o indistinta. Mostrano perfetta sfaldatura diamante, fluorite, topazio e calcite.

Frattura
La frattura è una rottura che avviene senza relazione con la struttura atomica interna. Le superfici di frattura sono generalmente irregolari e di vari aspetto con nomi specifici.
-concoide: comune in molte gemme , deve il nome alla superficie curva come quella di una conchiglia.
-granulosa: crea una superficie ruvida irregolare.
-scheggiosa: è determinata da una struttura compatta.
-irregolare: è tipica delle sostanze microgranulari, compatte come la dumortierite.

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