Sistemi di illuminazione zenitale

Vetro

Da un punto di vista chimico, il termine vetro si riferisce a materiali che sono ottenuti tramite la solidificazione di un liquido non accompagnata da cristallizzazione.  I vetri sono quindi solidi amorfi, assimilabili a liquidi sottoraffreddati ad elevatissima viscosità, con i legami intermolecolarie gli attriti interni che ne mantengono inalterata la forma per un tempo lunghissimo.

In linea teorica, i vetri potrebbero essere ottenuti a partire da qualunque liquido, attraverso un rapido raffreddamento, per cui le strutture cristalline non hanno il tempo di formarsi. Nella pratica, solo alcuni materiali hanno la possibilità di solidificare sotto forma di vetro, in particolare è necessario che abbiano una velocità di cristallizzazione molto lenta. Alcuni di questi materiali sono: l’ossido di silicio (SiO2), il diossido di germanio (GeO2), l’anidride borica (B2O3), l’anidride fosforica (P2O5) e l’anidride arsenica (As2O5). Un esempio di vetro è l’ossidiana, prodotta dal magma vulcanico.

Nel linguaggio comune (e nella seguente trattazione), il termine vetro viene utilizzato in senso più stretto, riferendosi solamente ai vetri costituiti prevalentemente da ossido di silicio (vetri silicei), impiegati come materiale da costruzione (soprattutto negli infissi), nella realizzazione di contenitori (ad esempio vasi e bicchieri) o nella manifattura di elementi decorativi (ad esempio oggettistica e lampadari). La maggior parte degli utilizzi del vetro derivano dalla sua trasparenza e dalla sua versatilità: infatti, grazie all’aggiunta di determinate sostanze è possibile creare vetri con differenti colorazioni e proprietà chimico-fisiche.

In forma pura, il vetro è trasparente, duro, pressoché inerte dal punto di vista chimico e biologico, e presenta una superficie molto liscia. Queste caratteristiche ne fanno un materiale utilizzato in molti settori; allo stesso tempo il vetro è fragile e tende a rompersi in frammenti taglienti. Questi svantaggi possono essere ovviati (in parte o interamente) con l’aggiunta di altri elementi chimici o per mezzo di trattamenti termici.

Una delle caratteristiche più evidenti del vetro ordinario è la trasparenza alla luce visibile. La trasparenza è dovuta all’assenza di stati di transizione elettronici nell’intervallo energetico della luce visibile e al fatto che il vetro non ha disomogeneità di grandezza confrontabile o superiore alla lunghezza d’onda della luce, che provocherebbero scattering, come avviene di solito con i bordi di grano dei materiali policristallini.

Il vetro comune non è invece trasparente alle lunghezze d’onda minori di 400 nm (ovvero il campo ultravioletto), a causa dell’aggiunta della soda. La silice pura (come il quarzo puro, piuttosto costosa) non assorbe invece gli ultravioletti e viene perciò impiegata nei settori dove occorre questa caratteristica.

Il vetro può essere prodotto in forma così pura da permettere il passaggio della luce nella regione dell’infrarosso per centinaia di chilometri nelle fibre ottiche.