Recentemente uno studente universitario mi ha detto che il vetro è un materiale allo stato liquido. Vorrei per favore chiedervi se è vero e perché.

Com’è noto, la materia
può ricorrere in natura sotto tre diversi stati di
aggregazione (quattro, se aggiungiamo anche lo stato di
plasma): solido, liquido e aeriforme.


La figura illustra i tre stati della materia e descrive la nomenclatura usata per indicare i vari passaggi di stato.

La differenza tra
lo stato solido e quello liquido o aeriforme risiede
nella disposizione degli atomi, molecole o ioni che
costituiscono un dato corpo. Mentre nei liquidi e negli
aeriformi atomi e molecole possono muoversi liberamente
entro il materiale che costituiscono, nei solidi le
molecole possono subire solo piccolissimi spostamenti
attorno a posizioni di equilibrio ben determinate. Nei
solidi, la distribuzione spaziale dei punti di equlibrio
segue generalmente uno schema geometrico particolare
(diverso per ogni specie chimica): il così detto
reticolo cristallino. I solidi di questo tipo sono detti
solidi “cristallini”. Esiste tuttavia una
categoria di sostanze dal comportamento simile ai solidi
cristallini (per esempio, conservano immutate volume e
forma propri se posti entro un recipiente, al contrario
dei liquidi e degli aeriformi; sono rigidi, compatti e
più o meno resistenti), ma in cui la distribuzione
spaziale dei punti di equilibrio non è geometrica,
regolare e periodica (non presentano, quindi, quello che
si chiama “reticolo cristallino”).

Queste sostanze sono i
solidi “amorfi” (= privi di forma propria) come
il vetro. Il vetro ha quindi un comportamento simile a
quello dei solidi cristallini come il quarzo, la calcite,
il diamante ecc., ma a livello microscopico, le sue
molecole presentano una disposizione spaziale disordinata
e casuale (come nei liquidi). In pratica il vetro si
comporta come un “liquido sottoraffreddato”,
dalla elevatissima viscosità, in cui il forte attrito
interno generato in seguito al raffreddamento (di una
originaria massa fusa, per esempio, di silicati) ha
impedito che atomi, molecole o ioni potessero disporsi in
modo ordinato a formare un reticolo cristallino, come nei
solidi propriamente detti (o cristallini, appunto).

La rigidità e la
resistenza sono tuttavia paragonabili a quelle di questi
ultimi.

Il vetro è un nome
generico col quale si suole indicare delle sostanze
amorfe, perfettamente omogenee e compatte, solitamente
trasparenti. Il vetro propriamente detto è costituito
principalmente da silice SiO
2, con minori quantità di ossidi di sodio,
potassio, calcio, magnesio, alluminio ecc.

 

Bancali di polistirolo
 

Piatto in vetro
Il polistirolo (come molti polimeri) ed il vetro comune sono “solidi amorfi“.

Nelle rocce magmatiche,
il vetro costituisce spesso un componente fondamentale,
quando la roccia deriva da una lava acida (cioè con
almeno il 65 % di Sio
2) raffreddatasi molto
velocemente, per esempio a contatto con l’ambiente
esterno o il suolo. Un esempio sono le rioliti (o
lipariti), rocce vulcaniche ricche in silice, in cui
grossi cristalli si trovano immersi in una “pasta di
fondo” spesso vetrosa, a causa del raffreddamento
veloce (i cristalli, in un certo senso, non fanno a tempo
a crescere: nelle rocce intrusive come graniti o gabbri,
invece, il raffreddamento è stato sufficientemente lungo
da permettere ai cristalli di silicati – quarzo,
feldspati, miche, olivine ecc. – di crescere sino a
raggiungere dimensioni visibili ad occhio nudo); talvolta
nelle rioliti il vetro può essere prevalente e la roccia
prende il nome di ossidiana o “vetro
vulcanico”, costituita quasi esclusivamente da
silice amorfa (“allo stato vetroso”), di colore
solitamente nero o bruno-rossastro.