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Le verre est un matériau dur, fragile (cassant) et transparent. C'est un solide amorphe (c'est-à-dire non cristallin) composé essentiellement d'oxyde
de silicium ou silice
(SiO2).
À pression atmosphérique, la silice pure fond vers 2 000 °C.
| Sommaire |
Il est utilisé essentiellement en optique pour ses propriétés transparentes (lentilles, vitres, verres de lunette), ainsi qu'en chimie et dans l'industrie agro-alimentaire : il réagit très peu, c'est donc un matériau idéal pour les contenants (bouteilles, pots de yahourt, bechers, erlen-meyers, colonne de distillation, éprouvettes, tubes à essai...) et les tubes.
Le verre est aussi un matériau de construction très important dans l'architecture moderne. Il est aussi employé dans la construction de véhicules, automobiles notamment.
Les utilisations artistiques du verre sont innombrables depuis les origines. Elles ont accompagné de nombreuses innovations
techniques (pâte de verre, fusing, thermo-formage, etc.).
Dans de nombreuses applications, le verre est actuellement remplacé par des polymères (plastiques).
Au niveau industriel, le verre subit souvent des traitements de surface (par exemple dépôt) afin de le durcir, d'éviter les reflets, ou bien qu'on puisse le nettoyer plus facilement. Le verre, en se cassant, devient coupant et peut provoquer des blessures ; pour cette raison, les pare-brises de voiture sont en verre feuilleté (un sandwich verre-plastique).
Le verre est composé de silice mais aussi d'autres additifs. Le cristal est du verre additionné de plomb. Le pyrex est du verre additionné de bore.
La verrerie constitue également une activité artisanale.
Les souffleurs de verre font chauffer une boule de verre au bout d'une canne (tube métallique creux), et soufflent dans cette canne pour faire gonfler le verre et réaliser le vide intérieur. Puis, ils étirent, applatissent, percent cette boule pour lui donner sa forme finale. Une fois durci, certains le dépolissent pour réaliser des motifs.
Le moule de la pièce à réaliser est fabriqué en un matériau réfractaire (à base de kaolin par ex.) selon diverses techniques dont la cire perdue par ex. Après cuisson, selon des paliers de chauffe destinés à éviter les fissures, le moule est refroidi et garni de poudres ou de granulés de verres colorés diversement selon le décor recherché. Une nouvelle cuisson à lieu et, après refroidissement, le moule est détruit délicatement par un moyen chimique ou mécanique pour dégager la pièce dont la forme et les couleurs auront été parfaitement contrôlés. Cette technique a été attribuée par la légende aux Égyptiens. Plus vraissemblablement, elle dut être inventée presque simultanément par Henri Cros, François Décorchemont et Georges Desprets dans la deuxième partie du XIXe siècle. Amalric Walter, Gabriel Argy-Rousseau s'y sont illustrés. Aujourd'hui, une vingtaine d'artistes dans le monde, plus ou moins alchimistes et jaloux de leur savoir faire, s'y adonnent encore. On compte parmi eux les frères Antoine et Étienne Leperlier (petits fils de Décorchemont), Keith Brokelhurst, Diana Hobson, la maison Daum, etc.
Cette technique consiste à poser à froid une ou des feuilles de verre, éventuellement coloré, sur une forme réfractaire dont elles épouseront le relief à la cuisson.
Composition de verre, coloré à l'aide d'oxydes métalliques, portée à fusion et trempée dans un bain d'eau froide afin de la réduire en granulés servant à l'élaboration d'émaux ou de « balottes » (barres) colorées, matériaux de base des verriers.
Action de prélever une masse de verre dans le four à l'aide d'une canne ou d'un pontil.
Le verre est connu depuis le troisième millénaire au Moyen-Orient et en Égypte.
article détaillé : Histoire du verre
Les propriétés particulières du verre sont dues à sa structure atomique qui le distingue des cristaux. Dans l'enchaînement des liaisons atomiques
on peut distinguer trois ordres : 1) l'ordre à courte portée, qui est représentatif du voisinage d'une espèce atomique en
particulier, 2) l'ordre à moyenne portée, qui indique comment ces voisinages s'enchaînent entre eux, 3) et l'ordre à longue
portée, au-delà.
Dans le cas d'un verre de silice,
1) les atomes de silicium sont au centre d'un tétraèdre avec au sommet des atomes d'oxygène, et ces atomes d'oxygène forment une ligne avec deux silicium autrement dit, ces tétraèdres sont reliés
entre eux par les oxygènes au sommet
2) ce lien se fait exclusivement par le sommet, il n'y a ni face ni arête commune.
Dans le cas des cristaux de la même composition que la silice (quartz, cristobalite) l'ordre à longue distance
résulte de la reproduction à l'infini d'un même motif (par exemple ces tétraèdres s'alignent en rangées identiques dans toutes
les directions). À l'inverse, dans le cas du verre, on ne peut pas établir de règles simples au-delà des faits déjà
énoncés : il n'y a pas d'ordre à longue distance.
Cette structure dite « amorphe » est très proche de celle d'un liquide : il s'agit d'un liquide figé. Pour comprendre alors le caractère solide du verre, il faut faire appel à la notion de tension superficielle qui est à l'origine de nombreuses propriétés des liquides ou de certains liquides tel le mercure et ses gouttes modelées par sa forte tension superficielle. Il faut faire un certain effort d'imagination et concevoir le verre comme une substance intimement liquide mais bloqué dans sa plasticité par sa tension superficielle exceptionnelle. Cet effet de surface est en accord avec la fragilité du verre ordinaire et sa capacité à éclater, ce qu'il ne ferait pas en tenant seulement compte de sa structure amorphe. Ainsi, au moment d'une cassure, cette tension très forte fige immédiatement les deux nouvelles surfaces. Ce phénomène est sensible à la température : la chaleur diminue rapidement la tension superficielle et rapproche le verre de l'apparence classique des liquides.
Les verres ne sont pas insensibles à l'action de l'eau ou de l'air ; cela se constate par l'altération des vitraux des cathédrales. Bien sûr, cela n'empêche pas l'existence de verres ayant plusieurs millions d'années et tout à fait intacts car suivant la composition chimique, les verres sont plus ou moins sensibles à l'altération.
L'espèce vivante la plus grosse productrice de verre n'est pas l'homme, mais la famille des diatomées. En effet, ces algues unicellulaires sont protégées par une coque de verre aux formes surprenantes et délicates. Bien qu'on ignore encore le détail de la synthèse à partir des silicates présents dans l'eau de mer, il s'agit bien de verre. Constituant du plancton, la masse de ce verre est considérable et bien supérieure à la production humaine.
L'intérêt majeur du verre pour la diatomée est de ne pas faire obstacle à la photosynthèse en laissant passer la lumière. Il est synthétisé très rapidement au moment de la méïose.
Les bouteilles de verre usagées peuvent être fondues. La matère récupérée permet de fabriquer de nouvelles bouteilles, et a l'avantage d'avoir un point de fusion moins élevé que la silice. Le verre peut se recycler indéfiniment.
