l’arte di murano preparazione di vetri colorati
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L’ARTE DI MURANO Preparazione di vetri colorati. Università degli Studi di Genova Dipartimento di chimica e chimica industriale Progetto Lauree Scientifiche Laboratori Regionali 2009-2010 Scienza dei Materiali. Dr. Riccardo Carlini. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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L’ARTE DI MURANOPreparazione di vetri colorati
Università degli Studi di GenovaDipartimento di chimica e chimica industriale
Progetto Lauree ScientificheLaboratori Regionali
2009-2010Scienza dei Materiali
Dr. Riccardo Carlini
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Il vetro si formò, inizialmente, in modo naturale a seguito di fenomeni
terrestri che portarono ad innalzamenti repentini della temperatura
ed alla fusione di sabbia, quarzo e rocce silicee. Si suppone che a
scoprire questo materiale fossero stati i Fenici, i quali, accendendo
grandi fuochi sulle rive del fiume Belo in Siria provocarono la fusione
di blocchi di nitrato di sodio e diedero origine a granuli di materiale
duro e semitrasparente. Da Alessandria, centro principale della
produzione e dello sviluppo di nuove tecniche, le conoscenze e i
manufatti vennero esportati in Grecia e a Roma. L'Impero Romano,
con la sua intensa attività commerciale e la sua politica
espansionistica, contribuì enormemente alla diffusione della tecnica
vetraria. Furono, infatti, i Romani che incominciano ad introdurre
questo materiale nell'architettura: le ville d’età imperiale ed i
maestosi edifici pubblici sono impreziositi da questo materiale ormai
prodotto in diverse forme e colori.
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“il vetro è uno stato della materia che mantiene l’energia, il volume e l’arrangiamento atomico di un liquido, ma per la quale i cambiamenti di energia e volume con la temperatura e pressione sono simili in grandezza a quelli di un solido cristallino”.
La struttura dei vetri può essere vista come un insieme di atomi che, a differenza dei solidi cristallini, non sono disposti in modo ordinato e periodico: nei vetri manca l’ordine a lungo raggio degli atomi, come si vede in Figura dove sono mostrate le strutture della silice cristallina e di quella vetrosa o amorfa.
Forma cristallina
Forma amorfa
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Gli ossidi che costituiscono il vetro sono classificati come
formatori o modificatori. Gli ossidi formatori (ad esempio
B2O3, GeO2, P2O5) sono costituiti da elementi che entrano nel
reticolo del vetro. I modificatori (ad esempio gli ossidi dei metalli
alcalini Na2O, K2O e alcalino terrosi MgO, CaO) rompono la
continuità del reticolo modificando drasticamente le proprietà
chimiche e fisiche del vetro: abbassando la temperatura di
transizione vetrosa rendono il vetro lavorabile a temperature
inferiori. Il triossido di diboro, o anidride borica, B2O3, è presente
come componente essenziale nei vetri resistenti alle escursioni
termiche (vetro pyrex) e negli smalti. La presenza di piccole
quantità di anidride borica nei vetri impartisce brillantezza, migliora
la resistenza chimica, riduce il coefficiente di dilatazione e facilita
la fusione e l’affinaggio.
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E’ possibile impartire ai vetri un colore particolare aggiungendo
costituenti secondari, come ossidi metallici e di ossidi di metalli
di transizione, che raramente superano il 10% della massa totale
e spesso sono presenti in concentrazioni minori del 5%. Per
l’ottenimento di vetri opachi, invece, è necessario unire ai
reagenti una sostanza immiscibile che si disperderà finemente
all’interno del vetro diffondendo la luce ed impedendone la sua
trasmissione attraverso il vetro.
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Il ferro, ad esempio, impartisce una colorazione verde al vetro in
quanto è presente solitamente come miscela di ioni ferrosi (Fe2+),
che colorano di blu il vetro e di ioni ferrici (Fe3+), che lo colorano di
giallo; l'effetto combinato dei due ioni è il familiare colore verde
delle bottiglie.
Gli ioni rameici (Cu2+ ) danno al vetro un colore blu luminoso,
mentre gli ioni rameosi (Cu+) un colore rosso.
Il Co3+ può dare una colorazione blu o rosa a seconda della matrice
vetrosa da cui è circondato.
L’aggiunta degli ossidi delle terre rare impartisce al vetro
un’intensa colorazione: ad esempio il Ce2+ conferisce una
colorazione gialla e il Nd3+ rende il vetro violetto.
I due fattori principali che controllano lo stato d’ossidazione dei
metalli di transizione sono quindi le condizioni redox della fornace
e le reazioni redox fra i vari ioni dei metalli di transizione presenti
nel fuso.
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ATTIVITÀ PRATICA
Gli studenti peseranno quantità diverse di ossidi in polvere, li
misceleranno e li introdurranno in crogioli per il trattamento
termico.
Un esercitatore porrà i campioni in un forno ad elevata
temperatura (1000°C) nel quale si avrà la fusione delle polveri.
Al termine del trattamento l’esercitatore estrarrà il crogiolo dal
forno e verserà il liquido su lastra di alluminio o in stampi di
grafite per favorirne un rapido raffreddamento.
Gli studenti potranno osservare le diverse colorazioni impartite
da ossidi diversi e la diversa intensità del colore a seconda della
quantità di ossido di metallo di transizione aggiunto.
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Materiali
SiO2, B2O3, Na2CO3, CeO, MnO, Nd2O3, CuO, FeO, Fe2O3, Co2O3
Crogiolo refrattarioMortaio e pestello in porcellanaBilance
Procedura
Pesare separatamente su vetro d’orologio 7.8 g di silice, 10.1 grammi di anidride borica, 15.9 g di carbonato di sodio. Unire le tre sostanze nel mortaio e amalgamarle con il pestello fino ad ottenere una polvere sottile. Usare dei movimenti rotatori e non percussivi per evitare che la silice, molto volatile, si disperda nell’ambiente circostante. Introdurre la miscela polverizzata nel crogiolo refrattario e porlo in muffola a 1000°C per mezz’ora circa. Estrarre con le pinze il crogiolo dalla muffola e colare il materiale fuso sulla lastra di alluminio. Reinserire il crogiolo in muffola per evitare che si frantumi a causa della forte escursione termica. Attendere la solidificazione ed il raffreddamento dei vetri. Caratterizzare macroscopicamente il prodotto.
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Buon Lavoro !
“Si usa uno specchio di vetro per guardare il viso e si usano le opere d’arte per guardare la propria anima”
George Bernard Shaw