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PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE
DEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATIDEI VETRI COLORATI
Università degli studi di Milano-BicoccaDipartimento di Scienza dei Materiali
DEFINIZIONE DIDEFINIZIONE DI ““VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO ””
LO LO STATO VETROSOSTATO VETROSO È È QUELLO DI UN QUELLO DI UN SOLIDOSOLIDO
BLOCCATO NELLA BLOCCATO NELLA SOLIDO:ORDINE A LUNGO RAGGIO
Università degli studi di Milano-BicoccaDipartimento di Scienza dei Materiali
BLOCCATO NELLA BLOCCATO NELLA STRUTTURA DISORDINATA STRUTTURA DISORDINATA DI UN DI UN LIQUIDO LIQUIDO (FASE AMORFA)(FASE AMORFA)
AMORFO:ASSENZA DI ORDINE A LUNGO RAGGIO
DEFINIZIONE DIDEFINIZIONE DI ““VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO VETRO ””
““il vetro è uno stato della materia che mantiene l’energia, il vetro è uno stato della materia che mantiene l’energia, il volume e l’arrangiamento atomico di un liquido, ma il volume e l’arrangiamento atomico di un liquido, ma per la quale i cambiamenti di energia e volume con la per la quale i cambiamenti di energia e volume con la temperatura e pressione sono simili in grandezza a temperatura e pressione sono simili in grandezza a
quelli di un solido cristallino….”quelli di un solido cristallino….”
Università degli studi di Milano-BicoccaDipartimento di Scienza dei Materiali
quelli di un solido cristallino….”quelli di un solido cristallino….”
Nota: In questa categoria di composti sono compresi,quindi, non solo i vetri di ossidi inorganici, tipicamente abase di silice, sui quali è basata l’esperienza, ma anchepolimeri organici, resine e vetri metallici.
COMPOSIZIONE CHIMICA•• VETRIFICANTIVETRIFICANTI - Rappresentano l’elemento essenziale dello stato
vetroso che compone il reticolo amorfo del vetro
– SiO2 (ossido di Silicio - SIlice) TTff == 17131713°°CC
– B2O3 (ossido di boro- Borace)
•• FONDENTIFONDENTI - Aiutano il processo di fusione abbassandone la
temperaturatemperatura
– Na2O (Soda – tipicamente si usa Na2CO3)
• (75%SiO2 – 25% Na2O → TTff == 793793°°CC)
•• STABILIZZANTISTABILIZZANTI – Conferiscono maggiore stabilità e resistenza
fisica e chimica al vetro
– CaO (Marmo) – MgO (Magnesia) – Al2O3 (Allumina) – BaO – PbO
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LA STRUTTURA CRISTALLINA
SiliceSilicefusafusa
QuarzoQuarzo
SiliceSilice
amorfaamorfa
Tf = 1713Tf = 1713°°CC
ECCESIVO DISPENDIO ENERGETICO PER LA FUSIONE ECCESIVO DISPENDIO ENERGETICO PER LA FUSIONE (Rottura degli energetici legami covalenti Si(Rottura degli energetici legami covalenti Si--OO--Si)Si)
++NaNa22COCO33
Tf =793Tf =793°°CC
(Rottura degli energetici legami covalenti Si(Rottura degli energetici legami covalenti Si--OO--Si)Si)
>1000°C
Lenta o
Veloce
I I legami ionici tra Olegami ionici tra O-- e Nae Na+ + abbassano il punto i fusioneabbassano il punto i fusionema generoma genero VETRO IDROSOLUBILEVETRO IDROSOLUBILE
necessita uso STABILIZZANTISTABILIZZANTI CaO – MgO – Al2O3 –PbO
VARIE TIPOLOGIE DI VETRI
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1. Soda-Lime-Silica (Tipico vetro commerciale per bottiglie, barattoli, ecc.)
2. Vetro borosilicato (Pyrex = basso coefficiente di espansione termica)
3. Cristallo (Vetro al piombo; particolari proprietà ottiche a seguito della sua alta densita)
4. Vetro di Silice (alta temperatura)
5. Soda-Lime-Silica antico di produzione Romana
VETRI COLORATIVETRI COLORATI
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COS’È IL COLORE?
IL COLORE DEL CAMPIONE IL COLORE DEL CAMPIONE È IL COLORE COMPLEMENTARE È IL COLORE COMPLEMENTARE
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IL COLORE DEL CAMPIONE IL COLORE DEL CAMPIONE È IL COLORE COMPLEMENTARE È IL COLORE COMPLEMENTARE DELLA RADIAZIONE ASSORBITADELLA RADIAZIONE ASSORBITA
En
erg
iaE
ner
gia
E’’E’’
E’E’
LUCE BIANCALUCE BIANCA(costituita da tutte le lunghezze d’onda)
EsEs::LUCE TRASMESSA LUCE TRASMESSA
BLUBLU--VERDEVERDE
LUCE ASSORBITA LUCE ASSORBITA ROSSAROSSA
I COLORANTITipicamente sono ossidi di metalli di transizione
Colorante Condizioni Ossidanti
Condizioni Riducenti
Biossido di Manganese Ametista Nessuna
Ossido di Rame(II) Verde –Blu Verde -Blu
Ossido di Ferro(III) Verde Oliva Verde – Blu
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Ossido di Ferro(III) Verde Oliva Verde – Blu
Ossido di Cerio Giallo Giallo
Ossido di Nichel Violetto Violetto
Ossido di Neodimio Violetto Violetto
Cloruro di Oro Rosso rubino Nessuna
Uranio Giallo Fluorescente Verde Fluorescente
COME AGISCE IL COLORANTE?Coloranti Coloranti →Atomi di metalli di transizione dispersi nella matrice vetrosa
Ogni specie chimica (atomo, molecola, ione) ha una seriecaratteristica di livelli energetici (elettronici, vibrazionali,rotazionali). Generalmente gli stati ad energia inferiore (StatoStatofondamentalefondamentale == E’E’ ) sono occupati mentre gli stati ad alta energiasono vuoti (StatoStato eccitatoeccitato == E’’E’’ ).
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En
erg
iaE
ner
gia
E’’ = E’’ = Stato non occupatoStato non occupato
E’ = E’ = Stato occupatoStato occupato
LUCE LUCEComponente con energia opportuna per Componente con energia opportuna per compiere transizione E’compiere transizione E’--E’’E’’
SOMMARIO ESPERIENZA1) Preparazione dei campioni in polvere a differenti
composizioni di ossidi.
2) Fusione ad alta temperatura (T = 1400 ˚C!) dei
campioni, formazione del vetro liquido.
3) Formatura del vetro liquido mediante stampi in grafite.
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3) Formatura del vetro liquido mediante stampi in grafite.
4) Analisi dei campioni ottenuti
mediante spettroscopie
elettromagnetiche.