Hay algo extraño en las vidrieras de los edificios medievales: tienden a ser más gruesas en la parte inferior que en la superior. Muchos creen que esto se debe a que el vidrio es en realidad un líquido que ha fluido por el cristal a lo largo de los siglos. Por el contrario, otros argumentan que el vidrio no fluye porque es un sólido, o tal vez un sólido amorfo o un líquido sobreenfriado.
Entonces, ¿qué es realmente el vidrio: un sólido o un líquido, o algo intermedio?
“No es ni un verdadero líquido ni un verdadero sólido; tiene propiedades de ambos, pero es su propio estado distintivo de la materia”, dijo a Live Science John Mauro, científico de materiales de Penn State. “La definición técnica es que el vidrio es un estado de materia no cristalino y sin equilibrio que parece sólido en una escala de tiempo corta pero que se relaja continuamente hacia el estado líquido”.
Esto puede parecer complicado, pero observar cada componente de esta explicación por separado revela cómo el vidrio se ubica entre la forma sólida y la líquida. En primer lugar, es importante recordar que el vidrio no es simplemente el material transparente que utilizamos para las ventanas. Más bien, es una familia de materiales, algunos de los cuales ni siquiera están claros.
“Hay todo tipo de vidrios diferentes, naturales y fabricados por el hombre”, afirma Mauro. “El vidrio más común es el llamado vidrio de silicato sodocálcico, que está hecho de arena, piedra caliza y carbonato de sodio fundidos a unos 1.500°C. Pero hay otros tipos, como el Pyrex resistente al calor o el fuerte y Gorilla Glass flexible, que contiene otros químicos para darles propiedades especializadas”.
Aunque los tipos de vidrio son químicamente diferentes, las estructuras de cada material tienen mucho en común. Es esta estructura (la disposición de los átomos y moléculas dentro del material) la que causa la confusión en torno a la estructura del vidrio y si es sólido o líquido.
“Lo que constituye un sólido es que los átomos están fijos en su posición en el material”, dijo a Live Science John Parker, científico de materiales del Centro de Investigación del Vidrio de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido. “Por otro lado, en un líquido, los átomos están por todos lados y pueden reorganizarse fácilmente”.
Por lo general, cuando pensamos en un sólido, en realidad nos referimos a un material cristalino, algo así como la sal, que tiene una estructura regular y ordenada. Por debajo del punto de fusión, esta estructura cristalina sólida es la forma más estable y por encima del punto de fusión, la forma líquida se vuelve más estable. Todos los materiales quieren adoptar su forma más estable, lo que se conoce como estar en equilibrio. Sin embargo, el vidrio es inusual porque no existe en este estado estable.
El vidrio se fabrica fundiendo varios componentes para obtener un líquido muy viscoso, como un jarabe, que no fluye fácilmente, dijo Parker. “Luego, se enfría rápidamente, pero debido a que es tan viscoso, los átomos no pueden moverse fácilmente para reorganizarse en una estructura sólida más ordenada, y quedan atrapados en disposiciones desordenadas”, explicó. “El material es mecánicamente sólido pero con una estructura desordenada similar a la de un líquido”.
Para alcanzar el equilibrio, el vidrio necesitaría “relajarse” hasta alcanzar el estado líquido. Pero a temperatura ambiente, las partículas se mueven tan lentamente que esto simplemente no es práctico. “Esto es lo que se llama un equilibrio metaestable”, dijo Mauro. “Parece sólido porque cuando interactuamos con él, ocurre en una escala de tiempo mucho más corta que el comportamiento de relajación hacia un líquido”.
Para todos los efectos, esto significa que, aunque pueden producirse cambios increíblemente lentos en el material (medidos en una escala de tiempo de miles de millones de años), el vidrio se comporta más como un sólido que como un líquido.
“En un sentido práctico, definiría el vidrio como un sólido rígido, medido en cualquier escala de tiempo razonable”, dijo Parker.
Incluso las escalas de tiempo de las catedrales más antiguas de Europa son insuficientes para ver los paneles de vidrio comportarse como un líquido. De hecho, hay una explicación mucho más simple para el vidrio deformado de las ventanas, dijo Parker: “Algunos paneles son más gruesos en la parte inferior que en la parte superior porque hace 1.000 años, no podían fabricar vidrio que fuera uniformemente grueso, y tenía que ir en esa dirección en el marco o al revés”.
Fuente: Live Science.
