{"id":26158,"date":"2020-03-02T09:00:57","date_gmt":"2020-03-02T09:00:57","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/vidrio-oxidado-y-reducido-colorantes-y-mas\/"},"modified":"2020-03-02T11:49:48","modified_gmt":"2020-03-02T11:49:48","slug":"vidrio-oxidado-y-reducido-colorantes-y-mas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/es\/vidrio-oxidado-y-reducido-colorantes-y-mas\/","title":{"rendered":"Vidrio oxidado y reducido, colorantes y m\u00e1s"},"content":{"rendered":"

\n\tVidrio oxidado y reducido, colorantes y m\u00e1s<\/b>\n\t<\/h1>\n

\n\tIntroducci\u00f3n al vidrio coloreado\n\t<\/h2>\n\t
\n El vidrio<\/a>
\n<\/u> es un s\u00f3lido amorfo que comprende principalmente di\u00f3xido de silicio (SiO2,<\/sub>s\u00edlice) junto con aditivos para modular el color, la resistencia y el rendimiento t\u00e9rmico del producto. Para alcanzar un cierto color de vidrio, se pueden a\u00f1adir varios compuestos met\u00e1licos de transici\u00f3n. El vidrio de color ha existido desde al menos la \u00e9poca romana, cuando se encontr\u00f3 que el vidrio que data del siglo IV en Galilea tiene colores que van desde el azul p\u00e1lido al verde y el \u00e1mbar – con los colores que surgen de un crom\u00f3foro de sulfuro de hierro(1).\n

Las gafas oxidadas y reducidas son t\u00e9rminos que a menudo se utilizan pero poco entendidos. En resumen, varios aditivos a base de azufre se pueden utilizar en la fabricaci\u00f3n de vidrio, y si el azufre est\u00e1 en un estado oxidado como un sulfuro, entonces el vidrio se conoce como ‘vidrio oxidado’. Por el contrario, el \u00abvidrio reducido\u00bb es cuando el azufre est\u00e1 presente en el estado reducido, como el sulfato. La denotaci\u00f3n reducida\/oxidada no se relaciona en absoluto con el contenido de s\u00edlice del vidrio.<\/p>\n

El color del vidrio est\u00e1 determinado por la concentraci\u00f3n, identidad y equilibrio redox de compuestos y contraiones de azufre (los metales de transici\u00f3n antes mencionados, incluyendo el hierro, por ejemplo), la manipulaci\u00f3n de este equilibrio da lugar a diferentes colores en la fusi\u00f3n y por lo tanto el producto final(2).<\/p>\n

Este art\u00edculo s\u00f3lo tratar\u00e1 con gafas de silicato.<\/p>\n

\n\t\u00bfPor qu\u00e9 el vidrio es de color?\n\t<\/h2>\n\t

El vidrio puede ser coloreado por una variedad de razones, desde requerir un matiz distinto para presentar o anunciar mejor un producto, hasta proporcionar el contenido del vidrio con protecci\u00f3n contra la radiaci\u00f3n ultravioleta, adem\u00e1s de fines puramente decorativos. El vidrio de color, como se piensa en el sentido tradicional, se utiliza principalmente s\u00f3lo para el vidrio de contenedor, pero ciertos aditivos para el vidrio de la placa se han utilizado a lo largo de los a\u00f1os que modulan el color de claro siempre tan ligeramente.<\/p>\n\t\t\t\t\"botellas\n

\n\tVidrio \u00e1mbar \/ marr\u00f3n\n\t<\/h2>\n\tEl tono caracter\u00edstico del vidrio \u00e1mbar, que se encuentra en todas partes, desde botellas de cerveza hasta frascos de medicina, se debe al cromoforo \u00e1mbar. Este crom\u00f3foro se compone de hierro f\u00e9rrico, Fe3+,<\/sup>coordinado tetrahedrally por tres ligandos de ox\u00edgeno y un solo sulfuro. Por lo tanto, el equilibrio redox es crucial: para reducir un medio ambiente y puede haber hierro f\u00e9rrico insuficiente (ya que se ha convertido en hierro ferroso) y exceso de sulfuro; si el medio ambiente es demasiado oxidante, habr\u00e1 un exceso de hierro f\u00e9rrico y suficiente sulfuro presente. Es imperativo conocer el equilibrio de hierro ferroso a f\u00e9rrico en la fusi\u00f3n, la atm\u00f3sfera tanto dentro como por encima de la fusi\u00f3n, y la relaci\u00f3n de compuestos de azufre. Adem\u00e1s de los componentes f\u00edsicos, la temperatura de la fusi\u00f3n en s\u00ed puede afectar al color y la transmitancia del vidrio \u00e1mbar(3). En muchos casos, se puede lograr una coloraci\u00f3n \u00e1mbar m\u00e1s oscura con una peque\u00f1a adici\u00f3n de \u00f3xido de
\n cobre<\/a>
\n<\/u> a la fusi\u00f3n.\n\t\t\t\t\"botellas\n\t\t\t\t\"botellas\n

\n\t\u00d3xido de hierro rojo\n\t<\/h2>\n\tLa ventaja de utilizar
\n el \u00f3xido<\/a>
\n<\/u> de hierro como pigmento es que a\u00f1ade una coloraci\u00f3n \u00e1mbar, del crom\u00f3foro de hierro \u00e1mbar antes mencionado, pero no a\u00f1ade otros componentes a la fusi\u00f3n. Es un aditivo oxidante, y por lo tanto mover\u00e1 el n\u00famero redox al lado oxidativo, asociado con vasos de color \u00e1mbar y marr\u00f3n. El \u00f3xido de hierro se utiliza habitualmente para aumentar el contenido de hierro en vasos con deficiencia de hierro, como los que a veces pueden ocurrir con pirita.\n

\n\tPirita\n\t<\/h2>\n\t

La pirita es uno de los minerales m\u00e1s comunes de hierro, y por lo tanto es una fuente relativamente barata de hierro para la fabricaci\u00f3n de vidrio. Como pigmento, la pirita se a\u00f1ade al vidrio se funde para producir y la coloraci\u00f3n \u00e1mbar(4), y su uso proporciona al vidrio una resistencia a la radiaci\u00f3n ultravioleta, absorbiendo eficazmente la luz en el r\u00e9gimen de menos de 450 nm. Esto hace que el vidrio de \u00e1mbar pirita sea particularmente adecuado para alimentos, medicamentos y productos qu\u00edmicos de laboratorio. A diferencia del \u00f3xido de hierro, la pirita se describe como un aditivo reductor.<\/p>\n

\n\tVidrio verde\n\t<\/h2>\n\tEl vidrio verde es la otra opci\u00f3n de color m\u00e1s popular para el vidrio, principalmente como un vaso de recipiente para cervezas, vinos y agua con gas. El hierro y el cromo son los principales responsables de la coloraci\u00f3n verde, y mediante el uso de
\n harina cromada (polvo de cromita, cromita<\/a>
\n<\/u> de hierro) y
\n pirita<\/a>
\n<\/u> de hierro en concierto, se puede producir una amplia variedad de tonos de verde, desde el verde esmeralda hasta los colores feuille morte o hoja muerta.\n

El verde de Georgia (el famoso tono asociado con las botellas de Coca-Cola) y el verde esmeralda se producen utilizando m\u00e9todos oxidantes, utilizando pirita y cromita, mientras que todos los dem\u00e1s tonos de verde se fabrican t\u00edpicamente utilizando m\u00e9todos reductores. Se utilizan hasta seis kilogramos de cromita por tonelada m\u00e9trica de arena para vidrio verde esmeralda(5). El uso de harina de cromo es preferible al m\u00e9todo m\u00e1s antiguo de lograr niveles tan altos de oxidaci\u00f3n, dicromato de potasio. El dicromato de potasio es t\u00f3xico y, por lo tanto, peligroso de manejar.<\/p>\n\t\t\t\t\"Qu\u00e9\n\t

Para Georgia verde, se utiliza una cantidad de cromita no m\u00e1s de 10 de lo que se utilizar\u00eda para el vidrio verde esmeralda. El vidrio de color feuille morte es otro h\u00edbrido pirita-cromita, donde la harina cromada y la pirita se utilizan en una proporci\u00f3n de 1:2 (es decir, 1 kg de harina de cromo y 2 kg de pirita por tonelada m\u00e9trica de arena).<\/p>\n\t\t\t\t\"Botellas\n\t

Cabe destacar la historia de la cromita como pigmento de vidrio, apareciendo en 1849, unos cincuenta a\u00f1os despu\u00e9s de que se utiliz\u00f3 como pigmento de esmalte. La naturaleza de la cromita como material refractario le impidi\u00f3 en cierta medida su uso en gafas, sin embargo, el equilibrio \u00f3ptimo entre el tama\u00f1o y la temperatura de la molienda asegur\u00f3 su adopci\u00f3n m\u00e1s amplia(6).<\/p>\n

\n\tGafas azules, rojas y negras\n\t<\/h2>\n\t

El vidrio opaco rojo se ha utilizado desde la \u00e9poca egipcia, y desde entonces se desarroll\u00f3 en la Edad del Hierro de Gran Breta\u00f1a, se form\u00f3 principalmente por vidrio formado cuando se dop\u00f3 con cobre coloidal, y m\u00e1s tarde con \u00f3xido de plomo(7,8). En la fabricaci\u00f3n de vidrio contempor\u00e1neo, el cobre coloidal y el plomo no se utilizan, sino que sus \u00f3xidos s\u00ed.<\/p>\n

Cuando se a\u00f1aden a los derretidos de vidrio, los compuestos de cobre forman un equilibrio que difiere dependiendo de si est\u00e1 bajo condiciones oxidativas o reductivas. Un entorno oxidativo establecer\u00e1 un sistema Cu2+<\/sup>-Cu+,<\/sup> que da lugar a una coloraci\u00f3n azul similar al sulfato de cobre; mientras que en condiciones de reducci\u00f3n, se establecer\u00e1 un sistema Cu+<\/sup>-Cu0,<\/sup> dando una coloraci\u00f3n roja rub\u00ed. El ion Cu0<\/sup> no tiene coloraci\u00f3n(9). El \u00f3xido de cobre en s\u00ed es un dopante oxidante, y a\u00f1adirlo en cantidad suficiente producir\u00e1 vidrio negro. Tal vez la m\u00e1s atractiva visualmente de todas las gafas es el color azul profundo que ofrece la adici\u00f3n de \u00f3xido de cobalto, CoO, a la fusi\u00f3n(10).<\/p>\n\t\t\t\t\"botellas\n\t

El vidrio de color rojo intenso tambi\u00e9n se puede lograr con la adici\u00f3n de selenuro de cadmio, mientras que el \u00f3xido de manganeso puede incluirse en la fusi\u00f3n(11), lo que dar\u00e1 lugar a tonos p\u00farpura\/violeta, aunque los vasos dopados con manganeso tienden a no ser muy resistentes a los rayos ultravioleta.<\/p>\n

\n\tAditivos cuantificadores: el n\u00famero redox por lotes\n\t<\/h2>\n\t

Los fabricantes de vidrio a escala tienden a utilizar un t\u00e9rmino llamado \u00abn\u00famero redox por lotes\u00bb para determinar los ingredientes necesarios para un determinado color de vidrio, que es en general un proxy de c\u00f3mo reducir u oxidar una fusi\u00f3n es. Los n\u00fameros de Redox se calculan para la suma de todos los componentes activos redox en la fusi\u00f3n sumando el factor redox multiplicado por el componente de fracci\u00f3n de masa por dos toneladas m\u00e9tricas de arena, para cada componente. Hay que prestar especial atenci\u00f3n al uso de cullet – un relleno – que a menudo contiene grandes cantidades de material org\u00e1nico (reductor), que podr\u00eda f\u00e1cilmente tirar de un c\u00e1lculo de redox por lotes. Adem\u00e1s, el redox del vidrio tambi\u00e9n est\u00e1 influenciado por las condiciones dentro del horno, como la temperatura y c\u00f3mo oxidalar la atm\u00f3sfera es. Por lo tanto, es fundamental asegurarse de que s\u00f3lo se utilizan aditivos de alta pureza y alta calidad.<\/p>\n

Como regla general, y especialmente en el caso del vidrio que contiene hierro (que es el colorante de vidrio m\u00e1s utilizado): un n\u00famero de redox entre 20 y 0 producir\u00e1 vidrio incoloro, entre 0 y -15 producir\u00e1 vidrio verde, entre -15 y -25 producir\u00e1 ‘feuille morte’ vidrio y entre -20 y -30 producir\u00e1 \u00e1mbar. Para el vidrio dopado de hierro, estos valores, a medida que disminuyen, corresponden a una relaci\u00f3n m\u00e1s alta de la relaci\u00f3n Fe2+<\/sup> a Fe3+<\/sup> (es decir, m\u00e1s reductor).<\/p>\n\t\t\t\t\"una\n

\n\tImpactos en los procesos de fabricaci\u00f3n\n\t<\/h2>\n\t

En resumen, el vidrio del recipiente se hace fundiendo las materias primas en un horno para producir un derretimiento, el derretimiento se refina, se forma y se recocido. Los procesos de acabado c\u00edclico pueden ocurrir entre y despu\u00e9s de los pasos de conformado y recocido. El recocido es la t\u00e9cnica empleada para eliminar los puntos de tensi\u00f3n en el vidrio(12). Este proceso es en general el mismo para el vidrio de placa, sin embargo, el modelado se sustituye por un esquema de dibujo y laminaci\u00f3n.<\/p>\n

Como regla general, un redox inferior (es decir, un entorno m\u00e1s reductor) permite un mejor refinamiento y que el horno funcione a una temperatura m\u00e1s baja, proporcionando beneficios econ\u00f3micos y ambientales(13). <\/b>Adem\u00e1s, un redox inferior significa que habr\u00e1 menos sulfato, lo que a su vez significar\u00e1 un vidrio mejor refinado.<\/p>\n

Ya en 1942, se sab\u00eda que la adici\u00f3n de peque\u00f1as cantidades de \u00f3xido de hierro a los derretidos causaba un aumento en la eficiencia del proceso en el horno. Se ha teorizado que la aceleraci\u00f3n de la velocidad de fusi\u00f3n se debe a la presencia del hierro causando una mejor conductividad t\u00e9rmica en la fusi\u00f3n general(14). La adici\u00f3n de compuestos a la fusi\u00f3n debe hacerse con mucho cuidado, ya que una ca\u00edda de la temperatura podr\u00eda causar desvitrificaci\u00f3n – es decir, la cristalizaci\u00f3n del vidrio fundido(15).<\/p>\n

La antracita y el feldespato son aditivos comunes a la fusi\u00f3n, cada uno modulando las propiedades de la fusi\u00f3n:<\/p>\n\t\t\t\t\"botellas\n

\n\tAntracita \/ Carbono\n\t<\/h2>\n\t

La antracita no es un pigmento de vidrio por derecho propio, pero a menudo se utiliza junto con compuestos de hierro y sulfuro de hierro para mejorar las propiedades del vidrio, proporcionando colores amarillos\/\u00e1mbar. La adici\u00f3n de antracita modula el redox global en favor de la reducci\u00f3n, lo que puede tener un impacto en garantizar el nivel de coloraci\u00f3n. Se sabe que la antracita puede eliminar las imperfecciones causadas por los gases en el derretimiento, y puede reducir la temperatura del derretimiento cuando se utiliza con pigmentos de cromo y manganeso(16).<\/p>\n

\n\tFeldespato\n\t<\/h2>\n\t
\nFeldespato<\/a>
\n<\/u> en t\u00e9rminos de fabricaci\u00f3n de vidrio se conoce como un ‘flujo’, es decir, reduce el punto de fusi\u00f3n de un s\u00f3lido. Su inclusi\u00f3n puede significar un requisito de temperatura m\u00e1s baja en la fusi\u00f3n. Los flujos son ampliamente utilizados en todas las industrias del vidrio y la cer\u00e1mica por su capacidad para promover la licuefacci\u00f3n completa (17). Adem\u00e1s, el feldespato puede permitirse el vidrio propiedades deseables como mayor dureza, durabilidad y resistencia qu\u00edmica(18).\n\t\t\t\t\"vidrio\n

\n\tResumen\n\t<\/h2>\n\t

El color del vidrio de color est\u00e1 determinado por la identidad de los aditivos, sus composiciones y el equilibrio del redox en la fusi\u00f3n<\/p>\n

La pirita y la cromita son en gran parte responsables de los colores \u00e1mbar y verde, respectivamente, con azules y rojos proporcionados por compuestos de cobre, entre otros<\/p>\n

El balance de redox y otros aditivos como el feldespato y la antracita tienen un impacto en el proceso de fabricaci\u00f3n general y el rendimiento final del vidrio<\/p>\n\t\t\t\t\"copper_oxide\"\n\t\t\t\t\"polvo\n\t\t\t\t\"Polvo\n\t\t\t\t\"Harina\n\t\t\t\t\"Feldespato\"\n\t

Referencias<\/strong><\/p>\n

1 J. W. H. Schreurs y R. H. Brill, Archaeometry<\/em>, 1984<\/strong>, 26, 199<\/p>\n

2 K. Nassau, MRS Proc.<\/em>, 1985<\/strong>, 61, 427<\/p>\n

3 W. L. Spix y F. R. Bacon, J. Am. Ceram. Soc., <\/em> 1953<\/strong>, 36, 377<\/p>\n

4 W. A. Weyl, Gafas de Colores,<\/em>Sociedad de Tecnolog\u00eda de Vidrio, Sheffield, 1951<\/p>\n

5 W. Vogel, Glass Chemistry<\/em>, 2nd ed., Springer-Verlag, Heidelberg y Berl\u00edn, 1994<\/p>\n

6 I. C. Freestone y M. Bimson, J. Glass Stud.<\/em>, 2003<\/strong>, 45, 183<\/p>\n

7 M. Hughes, Proc. Prehist. Soc.<\/em>, 1972<\/strong>, 38, 98<\/p>\n

8 R. H. Brill y N. D. Cahill, J. Glass Stud.<\/em>, 1988<\/strong>, 30, 16<\/p>\n

9 H. D. Schreiber et al.<\/em>, Ceramic Trans., <\/em> 2004<\/strong>, 141, 315<\/p>\n

10 Patente de eE.UU. US10246370B2, 2017<\/p>\n

11 Patente de los Estados Unidos US3830639A, 1972, expir\u00f3<\/p>\n

12 Glass Manufacturing<\/em>, Agencia de Protecci\u00f3n Ambiental de los Estados Unidos, Columbus, 1976<\/p>\n

13 A. Hubert et al.<\/em>, Impacto de Redox en la fusi\u00f3n industrial de vidrio y la importancia del control de Redox<\/em> en la 77a Conferencia sobre Problemas<\/em>de Vidrio, Columbus, 2017<\/p>\n

14 R. L. Shute y A. E. Badger J. Am. Ceram. Soc., <\/em> 1942<\/strong>, 25, 355<\/p>\n

15 B. Esmirnalio-lu y . Yilmaz J. Chem. Tecnolog\u00eda. Metall.<\/em>, 2015<\/strong>, 50, 404<\/p>\n

16 A. Koroviakovskii, Tesis de Maestr\u00eda, Universidad Tecnol\u00f3gica de Lappeenranta, 2016<\/p>\n

17 R. A. Obstier y M. Epplier, Understanding Glazes<\/em>, The American Ceramic Society, Westerville, Estados Unidos, 2005<\/p>\n

18 A. O. Tanner, Feldspar y Nepheline Syenite, 2015 Minerals Yearbook<\/em>, United States Geological Survey, Reston, Estados Unidos, 2015<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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