La storia del vetro
La nascita del vetro è intrisa da un fitto velo di leggenda e di mistero.
Fu Plinio il Vecchio il primo a raccontarne la nascita, quasi per dar lustro ad una delle credenze cardine della scienza, ovvero quella secondo la quale le scoperte più grandiose nascono per puro caso.
“...il natron fondendosi per l’ardore del fuoco e mischiandosi con la sabbia della spiaggia, si vide un nuovo liquido trasparente formato da questo miscuglio...”
Così scrisse Plinio nella sua “Naturalis historia”, raccontando di come, qualche millennio prima della nascita di Cristo, alcuni mercanti sbarcarono sulle coste della Fenicia.
Una volta giunta la sera, cercarono di accendere un fuoco sulla sabbia per scaldarsi, per cucinare e per lasciare asciugare i loro vestiti.
Dal carico della nave con cui erano naufragati, presero dei blocchi di natron (carbonato idrato di sodio), e li utilizzarono per creare un treppiedi.
Il mattino seguente, allo spegnersi del fuoco, rimase nella sabbia del materiale denso e viscoso, il vetro fuso appunto.
Quello che ci racconta Plinio è vero solo in parte. La leggenda ha il solo scopo di far comprendere da cosa è composto il vetro (silice e carbonato idrato di sodio) e cosa serve per produrlo (fuoco, quindi alte temperature).
Il vetro getta, invece, le sue reali radici nel 3000 a.C. in oriente, per entrare poi nella cultura europea solo nel 70 d.C.
Sarà solo nel 1453 d.C. che l’arte del vetro verrà trasferita da Bisanzio a Venezia e poi a Murano nel 1500 d.C., tutt’oggi famosa per la tradizione del vetro soffiato.
Da cosa è composto?
Riprendendo la leggenda di Plinio, vediamo di cosa si compone il vetro e come viene prodotto.
Si parte dalla silice cristallina (la sabbia della nostra leggenda).
La silice cristallina ha una struttura a forma di tetraedro, ai cui vertici si dispongono 4 atomi di ossigeno, mentre al centro si trova un atomo di silicio.
La silice cristallina ha una struttura cristallina appunto, ordinata, ovvero i suoi tetraedri sono disposti ordinatamente nello spazio.
La temperatura alla quale fonde è 1700°C. Temperature molto elevate, impossibili da raggiungere per il fuoco narrato nella nostra leggenda.
Ed è qui che entra in gioco il natron (bicarbonato di sodio), il quale, essendo un basso-fondente, permette alla silice cristallina di abbassare il suo punto di fusione e di fondere a 1250°C circa.
Con un raffreddamento veloce poi, la silice fusa non ha il tempo di far organizzare i suoi atomi in una struttura cristallina e ordinata. Al contrario, la struttura che si viene a creare è disordinata, non esiste più un ordine a lungo raggio.
Grazie a questo suo disordine il vetro è trasparente ed anche molto fragile.
La reologia del vetro
La reologia (dal greco antico ῥέω, reo, ossia “scorrere”, e -λογία, -logìa, ossia “discorso, espressione, teoria”) è la scienza che studia la deformazione di un corpo in seguito alle forze esterne a cui il corpo stesso è sottoposto.
La reologia diventa fondamentale per comprendere i fenomeni che avvengono durante la lavorazione del vetro.
Al di sopra di una determinata temperatura, chiamata appunto Temperatura di transizione viscosa (Tv), il vetro si comporta da liquido viscoso. Per temperature inferiori alla Tv il vetro è rigido. Per temperature superiori alla Tv il vetro inizia a scorrere se sottoposto ad una sollecitazione esterna.
La viscosità è la resistenza che il fluido oppone allo scorrimento viscoso causato dall’applicazione di una forza esterna.
All’aumentare della temperatura si riduce la viscosità, in quanto diminuisce la resistenza che il fluido oppone, con conseguente aumento di scorrimento del fluido stesso.
Da ciò ne consegue che:
- all’aumentare della temperatura diminuisce la viscosità, ovvero diminuisce la resistenza che il fluido oppone all’azione esterna. Ne aumenta la malleabilità, ovvero la lavorabilità.
- al diminuire della temperatura aumenta la viscosità, ovvero aumenta la resistenza del fluido all’azione esterna. Diminuisce la lavorabilità.
Infine, per temperature superiori ai 1700°C, il vetro fonde, passando dallo stato di fluido viscoso allo stato liquido.
La viscosità del vetro, che a sua volta dipende dalla temperatura alla quale viene portato il vetro stesso, è fondamentale per i processi di formatura.
La temperature alla quale il vetro diventa lavorabile (“Working point“) è a circa 1100-1200°C. A questa temperatura la viscosità raggiunge i 10³ Pa*s.
Al termine di questo articolo, vorrei condividere con voi un video molto interessante, un servizio sul vetro di Murano, attraverso il quale potrete soddisfare tutte le vostre curiosità sull’arte della lavorazione del vetro.
Foto copertina di Sabine van Erp da Pixabay
