Verre amorphe alors que silice cristalline : pourquoi ?

[Serendipity7]

Bonjour, je n'arrive pas à trouver une réponse à ma question, peut-être quelqu'un pourra-t'il m'aider ?

Voici voilà :
Le verre est cassant parce qu'il est amorphe. Or il est fabriqué avec de la silice (SiO2) qui a un réseau cristallin, et des fondants (si j'ai bien compris).
Alors pourquoi ne fabrique-t'on pas le verre en le faisant refroidir très très lentement pour que le réseau cristallin se reforme ? Ainsi il semble qu'il ne serait plus cassant.

Merci d'avance de vous pencher sur mon problème.

Serendipity
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[moco]

Le verre qu'on aurait refroidi très lentement pour qu'il soit cristallisé serait tout aussi cassant. Quand on fond du quartz, on obtient du verre de silice par refroidissement. Les cristaux de quartz et le verre de silice sont tout aussi cassants l'un que l'autre.

Pour fondre du quartz (ou du sable, c'est pareil chimiquement), il faut chauffer à une température très élevée, de l'ordre de 1500°C, très difficile à obtenir. Aucune flamme utilisant un combustible et de l'air n'y parvient, sans utiliser de l'oxygène pur. C'est la raison pour laquelle on rajoute de la chaux et de la soude au quartz ou au sable pour faire du verre. Le point de fusion s'abaisse alors à environ 800°C, et n'importe quelle flamme bien menée atteint cette température.

[Serendipity7]

Merci beaucoup Moco de m'avoir répondu.
Vous dites que les cristaux de quartz et le verre de silice sont tout aussi cassants l'un que l'autre. Comment cela est-il possible puisque l'un est formé de réseaux cristallins et l'autre non ? Je croyais que les matières dont les molécules sont disposées en réseaux, n’étaient pas cassantes ! Mince alors, ce que je croyais savoir est remis en question ! Si c’est bien le cas, cela explique que l’on ne cherche pas à faire du verre non amorphe.
Cordialement.
Serendipity

[invite21dfc132]

Bonjour,

Je ne suis pas physicien, mais je pense que le fait d'être cassant n'a pas grand chose à voir avec l'aspect cristallin ou non, mais plutôt avec la dureté/l'élasticité et la mise en forme du matériau.

Bien sûr, l'élasticité et la dureté ne sont pas la même chose, mais là comme ça, j'ai l'impression qu'un matériau dur ne peut être élastique (et vice versa, mais s'il existe un contre exemple, je serais curieux de le savoir). Pour info, le module d'Young de la silice et du verre ne sont pas tout à fait les mêmes (mais sont du même ordre de grandeur http://fr.wikipedia.org/wiki/Module_...dules_de_Young).

Un matériau dur et homogène sera cassant car la moindre fissure se propagera dans le matériau car il ne pourra ni se déformer, ni présenter une « barrière » due aux inhomogénéités sur le trajet de la fissure.

Exemple pour la dureté : le caoutchouc est mou, et pour le casser, il faut se lever de bonne heure (ou le rendre dur en le trempant dans un bain d'azote liquide) !

Exemple pour la mise en forme : une lame en fibre de verre est moins cassante que du verre, car lorsqu'une fissure se crée sur la surface, elle casse la fibre qui est en surface, mais ne se propage pas à la fibre suivante à cause du petit espace qui les sépare (la « barrière » évoquée plus haut).

Je ne sais pas si j'ai été très clair, et je ne prendrai pas ce post pour fiable, mais je pense que c'est le genre de choses qu'il faut considérer.

Après, on peut se poser la question de « pourquoi la dureté et le module d'Young du verre et de la silice sont du même ordre », et là je dirais que je me sens plus à l'aise : parce que le silicium est toujours entouré de 4 oxygènes, que ce soit dans la silice amorphe ou cristaline. Pour séparer deux zones d'un bloc de silice (quelle que soit sa forme : vitreuse ou cristaline), il faut casser à peu près autant de liaisons SiO dans un cas que dans l'autre. Bon, la densité des deux formes n'étant pas la même, on peut imaginer que le nombre de liaisons SiO par unité de volume n'est pas tout à fait le même, mais ça reste bien du même ordre (http://fr.wikipedia.org/wiki/Silice).

Cordialement,

Hibou

[A voir en vidéo sur Futura]

[ArtAttack]

http://www.maxisciences.com/verre/tout-savoir.html

Article complet et sérieux.