Le verre, encore un « supermatériau » issu de la nature

Le verre, encore un « supermatériau » issu de la nature

Tout le monde utilise du verre : on peut voir au travers, y boire et il permet de conserver les aliments. Certains l'utilisent même pour prédire l'avenir. Les scientifiques l'utilisent pour y réaliser des mélanges chimiques. Mais en fin de compte, qu'est-ce que ce matériau transparent et fragile ?

Qu'est-ce que le verre et comment le fabrique-t-on ?

On trouve le verre dans la nature. Pas sous cette forme évidemment. On ne le dirait pas à première vue, mais le verre est fabriqué à partir de sable très fin. À des températures très élevées – environ 1700 °C –, il fond. Ce liquide est alors transformé par un souffleur de verre ou dans une usine. Il peut ainsi être fondu sur une grande surface plane pour en faire des vitres. Le verre peut aussi être soufflé en forme concave pour en faire des bouteilles, ou convexe pour en faire des lunettes. Les possibilités sont infinies. Et dès qu'il revêt la bonne forme, il est refroidi et est alors prêt à être utilisé.

Comment se fait-il que le verre soit à la fois si fragile et si résistant ?

Tout le monde sait que le verre casse facilement : en tombant, au contact d'eau bouillante, à l'impact d'un caillou sur le pare-brise et même parfois, quand une cantatrice donne libre cours à ses capacités vocales (est-ce vraiment possible de faire éclater du verre avec sa voix?! Va lire l'article). Pourtant, au niveau moléculaire, le verre est robuste : les molécules réagissent à peine avec d'autres molécules. C'est pourquoi il est fréquent d'utiliser le verre pour conserver les aliments ou les boissons. Il ne laisse pas passer l'oxygène, ne réagit pas avec le produit qu'il contient et a un point de fusion plus élevé que la plupart des substances chimiques. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les laborantins travaillent presque exclusivement avec des éprouvettes, des béchers, des boîtes et d'autres instruments en verre.

Comment en fait-on un objet ?

Dès que le verre atteint son point de fusion, il est possible de le travailler avec du métal (qui a un point de fusion encore plus élevé). Souffler le verre sert uniquement à lui rendre sa forme originale. Les bouteilles et les bocaux en verre sont fabriqués dans des moules en métal. Les bijoux, les beaux verres à vin, les carafes ou les instruments de laboratoire sont fabriqués par un souffleur. Ce dernier part de tubes et de barres en verre. Dès que le verre est à la bonne température, le souffleur lui donne la forme souhaitée. Un souffleur passe beaucoup de temps en laboratoire pour réparer les erlenmeyers, les colonnes de Vigreux et les entonnoirs fendus ou cassés.

 

Tu veux en savoir plus ? Alors clique ici.

Pourquoi, contrairement aux verres de chez moi, le verre de laboratoire n'éclate-t-il pas sous l'effet de la chaleur ?

Pour comprendre, il faut se pencher sur la composition chimique du verre. Le verre ordinaire se compose à 70 % de dioxyde de silicium (SiO2). En fonction de l'usage réservé à l'objet en verre, le dioxyde de silicium sera mélangé avec une autre substance : du borosilicate, du germanium, du phosphore, de l'arsenic, du plomb, des métaux ou des oxydes métalliques. On les appelle également des adoucisseurs, étant donné qu'ils affaiblissent le verre et le rendent donc moins résistant à la chaleur. Lors du recyclage, il fond plus vite. Mais il se brise aussi plus facilement : quand un verre devient trop chaud, le verre se dilate et l'objet peut se fissurer, voire éclater.
Bien entendu, tout scientifique veut absolument éviter qu'une éprouvette en verre se fissure au-dessus de la flamme. C'est pourquoi il utilisera exclusivement un verre issu d'un mélange de dioxyde de silicium et de sesquioxyde de bore. Il en résulte du borosilicate ou du verre résistant à la chaleur. Pratique pour les plats à mettre au four et la verrerie de laboratoire.

Il existe donc de nombreux types de verres ?

En effet, il existe divers types de verres. En fonction de la substance ajoutée, le verre présentera des propriétés différentes. Par exemple, des métaux lourds, comme le plomb, sont ajoutés pour fabriquer du cristal. D'autres mélanges ont un autre point de fusion, une autre couleur ou laissent même passer une quantité différente de lumière.

Le verre de sécurité est de loin le plus impressionnant : il résiste aux balles, il insonorise et empêche même parfois les U. V. de passer. Il se compose en fait de plusieurs couches de verre ; une couche de plastique transparente ou un film de polybutyral vinylique (PVB) sont insérés entre ces couches. Le verre en lui-même est du verre trempé : en faisant chauffer une feuille de verre à environ 600 degrés et en la refroidissant très rapidement, des contraintes de poussée et de traction surviennent dans le verre. Le verre trempé est dès lors 5 fois plus résistant environ que le verre normal et – s'il casse – il se casse en de nombreux petits morceaux pour protéger contre les éclats de verre. Le film entre les couches de verre empêche les morceaux de voler en éclats pour plus de sécurité.

Le savais-tu ?

... le borosilicate ou le verre résistant à la chaleur ne peut pas être jeté dans la bulle en verre. Vu qu'il fond à des températures extrêmement élevées, il bouche la machine dans l'usine à verre.
... les plus vieilles traces de verre ont été retrouvées en Égypte. Les archéologues y ont retrouvé du verre qui servait de glaçure sur de la poterie qui remonte à 1500 ans avant Jésus-Christ.

 

... les Chinois ont découvert le verre très tard. Ils n'en avaient pas besoin étant donné qu'ils utilisaient de la porcelaine pour conserver leurs aliments.
... les miroirs sont également en verre. La plupart des miroirs se composent d'une plaque de verre derrière laquelle a été placé un support réfléchissant fin en argent ou en aluminium.
... la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre du vieux verre est inférieure à celle requise pour les matières premières ordinaires. Le calcin conduit mieux la chaleur dans le mélange en verre. Le processus de fonte est donc plus rapide.

Voici quelques expériences étonnantes avec le verre (à ne surtout pas reproduire chez soi):

 

Laisse un commentaire

Tu as des remarques ou des commentaires? Alors complète ce formulaire.

Vous voulez travailler dans la chimie et les sciences de la vie?