IL VETRO E' UN POLIMERO?

Capita di parlare del vetro quando si parla di polimeri, specialmente quando si parla di materiali compositi. Le fibre di vetro vengono spesso usate per rinforzare i polimeri. Cosa è questo materiale chiamato vetro? Lo usiamo molto con i polimeri, naturalmente, ma il vetro in sè è un polimero?

Prima di affrontare questa questione vediamo cosa è il vetro. La qualità più alta di vetro ha come formula chimica  SiO₂. Può trarre in inganno. Questa formula fa venire in mente piccole molecole di biossido di silicio, ma le molecole di biossido di silicio non esistono.

Il biossido di carbonio CO₂ è fatto di molecole come questa. Le molecole di SiO₂ come questa non esistono. SiO₂ nella sua forma cristallina, il quarzo.

Al contrario in natura SiO₂ si trova spesso come solido cristallino, con una struttura come quella che potete vedere sulla destra. Ogni atomo di silicio è legato a quattro atomi di ossigeno, in forma tetraedrica, naturalmente; ed ogni atomo di ossigeno è legato a due atomi di silicio. Quando SiO₂ è nella sua forma cristallini viene detto silice. Avete già visto la silice. Quando si hanno grandi cristalli di silice abbiamo il quarzo. Quando si hanno tanti piccoli cristalli di silice abbiamo la sabbia.

Questa silice però non è vetro. Bisogna fare ancora qualche cosa prima di trasformarla in vetro. E' necessario scaldarla fino a quando si fonde e si raffredda velocemente. Quando si fonde gli atomi di silicio e di ossigeno sfuggono dalla loro struttura cristallina. Se lo raffreddiamo lentamente, gli atomi lentamente si allineano nuovamente nella loro disposizione cristallina.  (Ricordate, il calore non è altro che il movimento casuale di atomi e molecole. Gli atomi caldi si muovono molto, gli atomi freddi si muovono molto poco). Se la raffreddiamo abbastanza velocemente, gli atomi della silice verrano fermati nella loro traiettoria. Non avranno il tempo di allinearsi, e rimarranno bloccati nelle precedenti disposizioni.  Saranno così:

Come potete vedere non c'è alcun ordine nella disposizione degli atomi. I materiali come questo sono detti amorfi. Questo è il vetro utilizzato per le lenti telescopiche e simili. Ha ottime proprietà ottiche, ma è fragile. Per un utilizzo quotidiano abbiamo bisogno di qualche cosa di più resistente. La maggior parte del vetro è realizzato con la sabbia, quando la sabbia viene fusa, normalmente si aggiunge il carbonato di sodio. Si ottiene in questo modo un vetro più resistente con una struttura come questa:

Questo è il vetro che vedete tutti  i giorni, nei barattoli e nelle finestre, è il vetro utilizzato nei compositi.

E' un polimero oppure no? Normalmente viene considerato tale. Perche? Alcuni potrebbero dire che è inorganico, ed i polimeri normalmente sono organici. Ci sono però anche molti  polimeri inorganici . Cosa ne dite ad esempio dei polisilossani? Questi polimeri lineari ed inorganici hanno una struttura molto simile al vetro, e sono considerati polimeri. Date un'occhiata ad un polisilossano:

Il vetro può essere considerato un polisilossano altamente reticolato. Normalmente però non la pensiamo così. Perché? Non sono così sicuro. Avete qualche idea? Mandate una e-mail a mark@www.psrc.usm.edu

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