Le verre : fabrication et propriétés physico-chimiques

Résumé du document

Dans le langage courant, le mot verre sert à désigner un matériau dur, fragile, cassant et transparent. Pour les scientifiques, le mot verre désigne un matériau amorphe (composé dans lequel les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne et grande distance). Le verre et les liquides sont des composés amorphes, c'est-à-dire non cristallins (structure régulière et périodique d'un grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions).

Le plus souvent, le verre est constitué d'oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants (produit permettant d'abaisser la température de fusion d'un ou plusieurs éléments ou composés chimiques). Nous verrons qu'il existe plusieurs types de verres ayant des propriétés différentes et qui ont des utilisations très variées (...)

Extraits

[...] Les verres ne sont pas insensibles à l'action de l'eau ou de l'air. Cela n'empêche pas l'existence de verres ayant plusieurs millions d'années et non altérés car la sensibilité et la résistance des verres à l'altération dépendent de leur composition chimique. Les propriétés optiques du Verre La plupart des verres sont transparents, mais tous interagissent avec la lumière. La propriété optique la plus connue est l'indice de réfraction ainsi que toutes les notions de transmission et réflexion qui en découlent. [...]

[...] - La résistance et l'élasticité : la cassure du verre est liée à sa flexion et à sa résistance au choc. Il casse là où le métal se tord. Sa résistance à la compression est plus importante : il faut une pression de 10 tonnes pour briser un centimètre cube de verre. - L'imputrescibilité : il ne se putréfie pas. - L'imperméabilité : elle est extrêmement grande mais le verre reste poreux pour certains liquides comme le kérosène. Propriétés thermiques -La dilatation : c'est un très mauvais conducteur de chaleur. [...]

[...] Il est omniprésent autour de nous, dans les vitres des fenêtres, les lunettes, les verres à boire, les écrans de télévision, mais aussi dans les puces d'ordinateur, les dispositifs optiques dans les lasers, les fibres optiques, et même comme contenant pour les déchets nucléaires. Le verre est aussi fascinant d'un point de vue physique. La vraie nature du verre reste encore une grande question que se posent les physiciens. On prépare un verre en refroidissant rapidement un liquide. Le solide ainsi obtenu est particulier : les atomes ne sont pas bien placés, comme dans un cristal; leur position est beaucoup plus proche de celles qu'ils occupaient dans le liquide. De plus, le verre continue à évoluer et les atomes se réarrangent très doucement. [...]

[...] La température à laquelle se produit ce changement s'appelle température de transition vitreuse, Tg. Pour une température inférieure à Tg, le matériau est un solide avec le désordre structural d'un liquide: c'est un verre. Le désordre, et donc l'entropie, sont plus élevés dans un verre que dans un cristal. Le passage continu de l'état liquide à l'état vitreux se fait dans une plage de température délimitée par la température de fusion et la température de transition vitreuse et appelée zone de transition vitreuse. [...]

[...] Cristal il s'agit d'un type de verre défini par sa teneur en plomb PbO de 10 à 33%. La masse volumique varie alors de 3 à 3.5 g/cm3 Strass ; ce type de verre dispose d'un très haut indice de réfraction grâce à l'inclusion d'un pourcentage élevé de plomb. Il sert principalement à réaliser des bijoux fantaisie. Verre athermique ; verre recouvert d'un revêtement réfléchissant les infrarouges. Surtout utilisé dans les autobus voire les autocars récents, il peut aussi être posé dans une pièce très exposées au soleil. [...]