Coloración y marcado de colores de vidrio

La aparición de diferentes colores en el vidrio se debe en gran medida a la forma en que la luz interactúa con los materiales que lo componen. En un vidrio extremadamente puro, sin impurezas como burbujas, iones colorantes ni fases cristalinas o nanométricas, toda la luz visible pasaría a través de él y el vidrio parecería completamente transparente. Cuando estas impurezas están presentes, absorben selectivamente ciertas longitudes de onda de luz, dando como resultado un vidrio coloreado.

La coloración y el marcado de color del vidrio se pueden obtener de varias maneras.

1. por la adición de iones para colorear,
2. por precipitación de coloides de tamaño nanometro (llamados gafas llamativas tales como "cruy dorado" o "selenium ruby rojo"),

   

3. por inclusiones coloreadas (como en vidrio de leche y vidrio ahumado)
4. por luz dispersa (como en vidrio separado por fase)
5. por recubrimientos dicroicos (ver vidrio dicroico) o
6. por recubrimientos coloreados

El vidrio sodocálcico ordinario parece incoloro a simple vista cuando es delgado, aunque las impurezas de óxido de hierro producen un tinte verde que puede apreciarse en piezas gruesas o con la ayuda de instrumentos científicos. Durante su fabricación, se pueden añadir otros metales y óxidos metálicos al vidrio para cambiar su color y mejorar su atractivo estético. A continuación se enumeran algunos ejemplos de estos aditivos:

• El óxido de hierro (II) se puede añadir a vidrio que resulta en vidrio azulado-verde que se utiliza con frecuencia en botellas de cerveza. Junto con el cromo da un color verde más rico, utilizado para botellas de vino.
• El azufre, junto con sales de carbono y hierro, se utiliza para formar polisulfidos de hierro y producir vidrio ámbar que va desde amarillo hasta casi negro. En vasos borosilicatos ricos en borón, el azufre imparte un color azul. Con calcio produce un color amarillo profundo.
• El manganés se puede añadir en pequeñas cantidades para eliminar el tinte verde dado por el hierro, o en concentraciones superiores para dar vidrio un color amatista. Manganese es uno de los aditivos de vidrio más antiguos, y el cristal de manganeso púrpura se utilizó desde la historia egipcia temprana.
• El dióxido de manganés, que es negro, se utiliza para eliminar el color verde del vidrio; en un proceso muy lento esto se convierte en permanganato de sodio, un compuesto púrpura oscuro. En Nueva Inglaterra algunas casas construidas hace más de 300 años tienen vidrio de ventana que es ligeramente tintado violeta debido a este cambio químico, y tales cristales se aprecian como antigüedades. Este proceso se confunde ampliamente con la formación de "vidrio amatista más viejo", en el que el vidrio expuesto al sol del desierto con un componente ultravioleta alto desarrolla un delicado tinte violeta. Los detalles del proceso y la composición del vidrio varían y también los resultados, ya que no es un asunto simple para obtener o producir especímenes debidamente controlados.
• Las pequeñas concentraciones de cobalto (0.025 a 0,1%) producen vidrio azul. Los mejores resultados se logran al usar vidrio que contiene potash. Se pueden utilizar cantidades muy pequeñas para decolorar.
• 2 a 3% del óxido de cobre produce un color turquesa.
• El níquel, dependiendo de la concentración, produce azul, o violeta, o incluso vidrio negro. Cristal plomo con níquel añadido adquiere color purplish. Nickel junto con una pequeña cantidad de cobalto se utilizó para decolorar el vidrio de plomo.
• El cromo es un agente colorante muy poderoso, que produce verde oscuro o en concentraciones superiores incluso de color negro. Junto con óxido de estaño y arsénico produce vidrio verde esmeralda. La aventurina de cromo, en la que la aventurescencia se logra mediante el crecimiento de grandes placas de óxido de cromo paralelo (III) durante el enfriamiento, se hace a partir de vidrio con óxido de cromo añadido en cantidad por encima de su límite de solubilidad en vidrio.
• Cadmio junto con formas de azufre sulfuro de cadmio y resulta en color amarillo profundo, a menudo utilizado en los acristalamientos. Sin embargo, el cadmio es tóxico. Junto con selenio y azufre produce tonos de rojo brillante y naranja.
• La adición de titanio produce vidrio amarillo marrón. El titanio, raramente utilizado por sí mismo, se emplea más a menudo para intensificar y aclarar otros aditivos colorantes.
• El uranio (0.1 a 2%) se puede añadir para dar un color amarillo fluorescente o verde. El vidrio de uranio normalmente no es lo suficientemente radiactivo como para ser peligroso, pero si el suelo en un polvo, como el pulido con papel de lija, e inhalado, puede ser carcinógeno. Cuando se utiliza con vidrio de plomo con una proporción muy alta de plomo, produce un color rojo profundo.
• Didymium da color verde (utilizado en filtros UV) o rojo lila.

• El selenio, como el manganeso, se puede utilizar en pequeñas concentraciones para decolorar el vidrio, o en concentraciones superiores para impartir un color rojizo, causado por nanopartículas de selenio dispersas en el vidrio. Es un agente muy importante para hacer vidrio rosado y rojo. Cuando se utiliza junto con sulfuro de cadmio, produce un color rojo brillante conocido como "Selenium Ruby".
• El cobre metálico puro produce un vidrio rojo oscuro, opaco, que a veces se utiliza como sustituto del oro en la producción de vidrio de color rubí.
• El oro metálico, en concentraciones muy pequeñas (alrededor del 0,001%, o 10 ppm), produce un rico vidrio de color rubí ("Ruby Gold" o "Rubino Oro"), mientras que las concentraciones más bajas producen un rojo menos intenso, a menudo comercializado como "cranberry". El color es causado por el tamaño y dispersión de partículas de oro. El cristal de oro de Ruby está hecho generalmente de vidrio de plomo con lata agregada.
• Los compuestos de plata como nitrato de plata y los halides de plata pueden producir una gama de colores de color rojo naranja a amarillo. La forma en que el vidrio está calentado y refrigerado puede afectar significativamente los colores producidos por estos compuestos. También lentes fotocromáticos y vidrio fotosensible se basan en plata.
• El púrpura de Cassius es un pigmento púrpura formado por la reacción de sales de oro con cloruro de estaño.

Los principales métodos para esto son el vidrio esmaltado, esencialmente una técnica para pintar patrones o imágenes, utilizada tanto en vasijas de vidrio como en vidrieras, y la pintura para vidrio, generalmente negra, y el tinte plateado, que da tonos amarillos y naranjas a las vidrieras. Todos estos se cuecen en un horno para fijarlos y pueden ser extremadamente duraderos si se aplican correctamente. Esto no ocurre con el vidrio "pintado en frío", con pintura al óleo u otras mezclas, que rara vez duran más de unos pocos siglos.El óxido de estaño, junto con los óxidos de antimonio y arsénico, produce un vidrio blanco opaco (vidrio lechoso), utilizado inicialmente en Venecia para producir una imitación de porcelana, y que a menudo se pintaba posteriormente con esmaltes. De igual manera, algunos vidrios ahumados pueden basarse en inclusiones oscuras, pero con la coloración iónica también es posible producir colores oscuros (véase más arriba).

El vidrio que contiene dos o más fases con diferentes índices de refracción muestra una coloración basada en el efecto Tyndall, explicada por la teoría de Mie, si las dimensiones de las fases son similares o mayores que la longitud de onda de la luz visible. La luz dispersa es azul y violeta, como se ve en la imagen, mientras que la luz transmitida es amarilla y roja.

El vidrio dicroico tiene uno o varios recubrimientos nanométricos (por ejemplo, metales, óxidos metálicos o nitruros) que le confieren propiedades ópticas dicroicas. El aspecto azulado de algunos parabrisas de automóviles también se debe al dicroísmo.

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