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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.

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Presentazione sul tema: "L’ARTE DI MURANO Preparazione di vetri colorati Università degli Studi di Genova Dipartimento di chimica e chimica industriale Progetto Lauree Scientifiche."— Transcript della presentazione:

1 L’ARTE DI MURANO Preparazione di vetri colorati Università degli Studi di Genova Dipartimento di chimica e chimica industriale Progetto Lauree Scientifiche Laboratori Regionali Scienza dei Materiali Dr. Riccardo Carlini

2 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.

3 “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

4 Gli ossidi che costituiscono il vetro sono classificati come formatori o modificatori. Gli ossidi formatori (ad esempio B 2 O 3, GeO 2, P 2 O 5 ) sono costituiti da elementi che entrano nel reticolo del vetro. I modificatori (ad esempio gli ossidi dei metalli alcalini Na 2 O, K 2 O 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, B 2 O 3, 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.

5 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.

6 Il ferro, ad esempio, impartisce una colorazione verde al vetro in quanto è presente solitamente come miscela di ioni ferrosi (Fe 2+ ), che colorano di blu il vetro e di ioni ferrici (Fe 3+ ), che lo colorano di giallo; l'effetto combinato dei due ioni è il familiare colore verde delle bottiglie. Gli ioni rameici (Cu 2+ ) danno al vetro un colore blu luminoso, mentre gli ioni rameosi (Cu + ) un colore rosso. Il Co 3+ 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 Ce 2+ conferisce una colorazione gialla e il Nd 3+ 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.

7 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.

8 Materiali SiO 2, B 2 O 3, Na 2 CO 3, CeO, MnO, Nd 2 O 3, CuO, FeO, Fe 2 O 3, Co 2 O 3 Crogiolo refrattario Mortaio e pestello in porcellana Bilance 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.

9 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


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