Verre : structure ? pourquoi il casse?

[blackcrow91]

Bonjour

Je lis que le verre est un solide amorphe ; ailleurs qu'il s'agit d'un liquide extrêmement visqueux en surfusion , la viscosité empêchant le départ d'une cristallisation. Voici mes questions:

(verre composé de Si et O uniquement )
1 - Est-il correct de se représenter le verre comme un ensemble d'atomes Si et O liés ensemble par des liaisons covalentes (assez polarisées) , mais ne présentant pas la régularité d'un cristal? (problème dans ce cas, je ne vois pas pourquoi on parlerait de liquide)
2 - Si le verre est un liquide, à quoi ressemblent ses "molécules" et quelle est la nature des interactions entre elles?
3- Comment expliquer que le verre casse ? (l'explication est facile dans le cas d'un solide ionique, mais ce n'en est pas un?). j'ai cru comprendre que le verre présente des micro-fissures qui servent de point de départ.

(avec ajout de Plomb)
4 - Dans ce cas on parle de cristal . Quel est le rôle du Plomb?

Merci beaucoup de vos avis éclairés. (en espérant avoir été clair moi même)

ED (enseignant)
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[Resartus]

Bonjour,
La différence entre la silice cristalline (le quartz, par exemple) et la silice amorphe est l'absence de structure régulière à longue distance.
Mais ce sont bien toujours des liaisons covalentes Si-O (le silicium est tetravalent : il a quatre pattes vers quatre oxygène), qui forment des réseaux complexes.

Pour avoir un verre le moins cristallin possible*, on augmente la quantité de défauts en rajoutant du sodium ou du potassium qui interrompent les chaines, et d'autres éléments, comme le plomb si on veut du "cristal" (qui n'est pas un cristal au sens physique, c'est toujours un verre, c'est à dire amorphe). Avec le plomb, la densité augmente, mais le matériau devient plus tendre

La résistance à l'arrachement est très grande car les liaisons covalentes sont fortes. Mais s'il existe des défauts microscopiques**, il peut y avoir un phénoméne "fermeture éclair" à partir de ces points. Quand on tire, les liaisons les plus proches de ce défaut commencent à se séparer et cela se propage, avec des lignes de cassures irrégulières, car elles vont se faire préférentiellement en passant par ces défauts.


*Si on souhaite éviter l'apparition d'une structure cristalline, c'est parce que celle-ci permet des clivages, c'est à dire qu'un plan reticulaire peut glisser par rapport à l'autre avec une énergie assez faible (bien plus faible que la force de la liaison covalente). Dans un matériau amorphe, ce n'est pas possible. Le verre est donc très résistant à ce type de déformation

**Par exemple (et bien que ce soit pas pour cela qu'elles sont fabriquées), les fibres optiques sont un matériau ultrarésistant car leur méthode de fabrication fait qu'elle n'ont pratiquement pas de défauts

[blackcrow91]

Merci de votre réponse, mais donc dans tout ceci en quoi le verre peut-il être considéré comme un liquide?

[Resartus]

Bonjour,
Une transition de phase est caractérisée par une variation d'enthalpie à une certaine température (pour les transitions du premier ordre), ou au moins une discontinuité de certains paramètres (transition du second ordre)
Pour le verre, quand on baisse la température, il n'y a pas de transition de phase entre l'état liquide, l'état pâteux, et l'état amorphe, juste une augmentation de la viscosité. Un verre est la même phase qu'un liquide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

On cite souvent le fait que certains vitres de cathédrales ont visiblement "coulées" après un millénaire... Je ne sais pas si c'est correct ou une légende urbaine...

[Jaunin]

Je me suis laissé dire que les vitres, étaient plus épaisse en bas quand haut, au bout d'un certain temps.....

[Patzewiz]

Bonjour,

Quand on refroidit un liquide vitrifiable en-dessous de la température de fusion du solide cristallin de même composition sa viscosité augmente progressivement. Si on s'intéresse à l'évolution de son volume, il se rétracte de la même manière qu'à l'état liquide jusqu'à une certaine température T_g caractérisant la transition vitreuse, en dessous de T_g il se contracte à un rythme différent. Au dessus de T_g on est en présence d'un liquide surfondu, en-dessous on est dans l'état vitreux proprement dit. La transition peut également s'observer par calorimétrie, en analyse thermique différentielle par exemple, il se produit en effet une variation de la capacité calorifique du système, elle devient plus faible en dessous de T_g.
Expérimentalement on observe que la transition vitreuse se produit pour une viscosité de l'ordre de 10¹³ à 10¹⁴ poises.
La structure de la silice à l'état liquide est assez mal connue, on considère néanmoins que la plupart des liaisons Si-O subsistent.

[Jaunin]

Il faut pas se laisser dire :

[FONT=Verdana,Arial,Tahoma,Cali bri,Geneva,sans-serif]https://sciencetonnante.wordpress.com/2011/05/09/le-verre-cet-inconnu/
https://www.lefigaro.fr/sciences/201...me-du-miel.php
[/FONT]

[RomVi]

Bonjour Jaunin

Je me suis laissé dire que les vitres, étaient plus épaisse en bas quand haut, au bout d'un certain temps.....

Cette idée reçue vient d'une observation effectuée sur quelques vitraux, qui montraient une base plus épaisse qu'au sommet. En réalité si on mesure plus d'échantillons on pourra se rendre compte que certains sont plus épais en haut. Ces irrégularités viennent simplement de la méthode de fabrication : Le verrier soufflait une grosse bulle de verre qu'il découpait ensuite à la cisaille pour l’aplanir sur une table en bois. Cette méthode ancestrale ne permet pas de produire une épaisseur constante.

[blackcrow91]

Bonjour

Voir ce lien , paragraphe "du verre au bas des vitres".
Visiblement un calcul simple semble montrer que c'est effectivement une légende urbaine.

https://sciencetonnante.wordpress.co...e-cet-inconnu/

Oups quelqu'un l'a déjà cité...