Verresr et Céramiques - Notes de cours

Les Verres 6 - Propriétés physico-chimiques
6. Propriétés physico-chimiques
Le verre est la seule matière minérale solide que l’on puisse produire à des
dimensions et sous des formes quelconques tout en conservant sa transparence.
6.1. Propriétés physiques
6.1.1. La transparence du verre
Le verre est transparent mais il peut aussi être opaque ou opalescent.
Il ne suffit pas qu’un milieu soit transparent pour qu’il soit invisible. Ce phénomène
est lié à la discontinuité des milieux traversés par la lumière, ici : l’air et le verre.
Lorsque la lumière frappe la surface d’un vitrage, la majeure partie de celle-ci passe
à travers le verre. Cependant à chaque interface air-verre-air une partie de cette
lumière est réfléchie et une partie est absorbée en cours de traversée.
Le facteur de transmission varie d’une longueur d’onde à l’autre. Ainsi dans les
domaines de l’ultraviolet et de l’infrarouge, l’absorption est très importante ; au
contraire dans le domaine ou se situe le spectre visible, le verre est transparent :
pourquoi ?
Chaque atome est constitué par un noyau entouré d’un nuage d’électrons. Les
électrons les plus périphériques assurent les liaisons entre atomes pour constituer
la matière. S’il y a des électrons libres ou très faiblement liés ceux-ci vibrent sur
toute fréquence imposée c'est notamment le cas des métaux.
Dans le cas du verre, les électrons de liaison vibrent à une période propre qui
correspond à des vibrations véhiculées dans l’ultraviolet (en dessous de 0,35 mm).
Les atomes eux-mêmes, liés dans le réseau relativement lâche du verre, vibrent
beaucoup plus lentement à des fréquences correspondant à celles de l’infrarouge
(au dessus de 3,5 mm). Dans ces deux domaines le verre est opaque.
Ainsi le verre est transparent pour le visible dans un domaine de longueur d’onde
compris entre 0,38 et 0.78 mm. La lumière visible ne met en vibration aucun
électron et l’ énergie qu’elle transporte n’est pas susceptible d’être absorbée.
- La dureté : seuls les diamants et le carbure de tungstène le rayent. Le verre le plus
dur est le verre de Bohème et le cristal est le plus tendre.
6.1.2. La densité
La densité dépend des composants; elle est d’environ 2,5, voisine de celle du béton.
Cela signifie qu’un mètre cube pèse environ deux tonnes et demie ou qu’une feuille
d’un mètre carré et d’un millimètre d’épaisseur pèse 2,5 kg.
6.1.3. La résistance et l’élasticité
Le verre est un matériau parfaitement élastique qui ne présente pas de déformation
permanente.
Cependant il est considéré comme fragile, car soumis à un effort croissant, il se
rompt brutalement.
H. Schyns 6.1