El mito de que «el vidrio es un líquido» ha sido finalmente destruido

Al estudiar un globo de ámbar de 20 millones de años, los científicos han demostrado de una vez por todas que el vidrio no fluye.

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Algunas personas afirman que las vidrieras de las iglesias antiguas son más gruesas en la parte inferior que en la superior porque el vidrio fluye lentamente como un líquido. Hace tiempo que sabemos que esto no es cierto; estas vidrieras son más gruesas en la parte inferior debido al proceso de producción. En la época medieval, se enrollaba un trozo de vidrio fundido, se expandía y se aplanaba antes de girarlo en un disco y cortarlo en láminas. Estas láminas eran más gruesas en los bordes y se colocaban de forma que el lado más pesado quedara en la parte inferior.

Pero el mito de que el vidrio fluye ha persistido en el tiempo. Parte de la razón es que el vidrio es una sustancia viscosa sobreenfriada que se vitrificó -un cambio masivo en las propiedades físicas en el que se evitó una transición de fase de primer orden (a diferencia de las transiciones estándar del estado de la materia sólido/líquido/gas).

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Cuando un líquido se enfría, se cristaliza, lo que aumenta su viscosidad (una medida de su resistencia al flujo). Sin embargo, cuando el vidrio se enfría, se mantiene en un estado sólido sin cristalización. Esencialmente, la viscosidad del líquido sobreenfriado aumenta hasta que se convierte en un sólido amorfo o en un vidrio.

El investigador Robert Brill explica más:

Al igual que ocurre con los líquidos, los átomos que componen un vidrio no están dispuestos en ningún orden regular, y ahí es donde surge la analogía. Los líquidos fluyen porque no hay fuerzas fuertes que mantengan unidas sus moléculas. Sus moléculas pueden moverse libremente unas junto a otras, de modo que los líquidos pueden verterse, salpicarse y derramarse. Pero, a diferencia de las moléculas de los líquidos convencionales, los átomos de los vidrios están fuertemente unidos por fuertes enlaces químicos. Es como si el vidrio fuera una molécula gigante. Esto hace que los vasos sean rígidos y no puedan fluir a temperatura ambiente. Por lo tanto, la analogía falla en el caso de la fluidez y el flujo.

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Así que el vidrio, en este curioso estado de no ser ni sólido ni líquido, ha llevado a algunos a suponer que sigue estando potencialmente en estado de flujo.

Para acabar con esta idea, Jing Zhao, Sindee Simon y Gregory McKenna analizaron un trozo de ámbar conservado de hace 20 millones de años. Utilizaron el ámbar -un polímero orgánico- porque la dinámica del vidrio persiste independientemente de si es orgánico o inorgánico. El ámbar fósil también ofrece a los científicos la oportunidad de estudiar los materiales que forman el vidrio muy por debajo de las temperaturas típicas de transición vítrea; dada su extrema edad, es una forma ultraestable de vidrio.

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Crédito: Universidad Tecnológica de Texas.

El equipo realizó una serie de experimentos calorimétricos y de relajación de tensiones en el ámbar dominicano. Midieron sus tiempos de relajación (reordenamientos intermoleculares) a varias temperaturas, incluso por encima de su temperatura ficticia. El equipo observó que los tiempos de relajación del ámbar no divergían -lo que significa que no podía ser un tipo de fluido.

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«Este resultado desafía todas las teorías clásicas del comportamiento de la transición vítrea», señaló McKenna a través de un comunicado.

Lea el estudio completo en Nature Communications: «Using 20-million-year-old amber to test the super-Arrhenius behaviour of glass-forming systems»

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Top image: Vladimir Sazonov/.

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