Vidrio: mito y realidad. ¿Se nos están derritiendo las ventanas?

No sé a quién se le ocurriría tomar las medidas, pero es un hecho conocido que en las catedrales e iglesias europeas de la época medieval buena parte de las vidrieras no son regulares. No nos referimos a su calidad artística ni a la mezcla de colores, sino a que tienen mayor grosor en la base que en su parte superior. Intuitivamente el dato parece señalar que, por increíble que resulte, el vidrio se había estado "escurriendo" hacia abajo durante años. El salto de "se escurre" luego es un líquido, lo podemos dar casi sin darnos cuenta. De aquí solo debemos basarnos en nuestra experiencia y afirmar que, dado que lo vemos sólido, el vidrio debe ser un líquido superenfriado. De esta forma comenzó un rumor que, por su lógica y base científica, ha circulado desde los guías turísticos hasta las más avanzadas clases de ciencias. Antes de llamar al cristalero y pedir que cambie las ventanas de casa, veamos qué tenemos de verdad y qué no en esta leyenda urbana.

El vidrio no es un sólido ni un líquido superenfriado. A pesar de su aspecto inocente y su abundante presencia en la vida cotidiana, pertenece a un estado muy poco habitual de la materia que se denomina "sólido amorfo". Repasando un poco de química, los tres estados de la materia serían:

- Gas:

  Las partículas que lo componen pueden moverse libremente.

- Líquido

  Las partículas que lo componen se mueven con ciertas restricciones.

                                                                                                                      \

                                                                                                                     ====>      Sólido amorfo

- Sólido                                                                                                         /

  Las partículas están básicamente fijas.

                                                              

El sólido amorfo queda en un estado intermedio al líquido y al sólido, ya que están más organizados a nivel molecular que los líquidos pero no tienen la férrea estructura de un sólido. El 90% de los sólidos son cristalinos, tienen una estructura ordenada y sus partículas están fijas en una especie red. Cuando las partículas están suficientemente fijas como para hablar de sólido, pero no tienen esta estructura bien definida, hablamos de sólido amorfo. 

A la izquierda podemos ver la estructura atómica del cuarzo en estado sólido.
A la derecha, su correspondiente vidrio, con ligaduras firmes pero irregulares.

Al igual que los líquidos, estos sólidos mal organizados pueden fluir, aunque lo hacen a una velocidad absolutamente minúscula. La razón es que las moléculas que forman el vidrio tratan de ordenarse (intentan infructuosamente ser un sólido cristalino) para llegar a una forma más estable. La pregunta sería, dado que no se nos derriten los vasos en la mano ¿en qué condiciones fluyen los vidrios?

Debemos saber que el vidrio se obtiene de enfriar un material líquido muy por debajo de su punto de fusión. Cuando esto ocurre los átomos se ralentizan mucho, hasta casi pararse, pero no por ello están ordenados. Parece lógico por tanto que cuanto más cerca está el vidrio de su temperatura de transición (más caliente), más fluye, y cuanto más alejado se encuentra, más sólido parece.

Sin embargo, aunque esto parece una prueba irrefutable de que, si bien el vidrio puede no ser un líquido, pero desde luego se esta escurriendo, hay más. La temperatura de transición del vidrio está cientos de grados por encima de la temperatura a la que se encuentran las vidrieras de las catedrales. Si suponemos que los monaguillos no se dedicaban a subir a las cúpulas para churruscar las vidrieras, la temperatura está tan alejada de la óptima que cientos de generaciones morirían sin ver el vidrio fluir ni un poquito. De hecho simulaciones a ordenador del sistema indican que tendríamos que esperar más o menos hasta el final del universo para que podamos empezar a pensar en medir cuánto se ha escurrido una vidriera.

Queda entonces preguntarnos, ¿por qué esa forma? Dejando de lado elaboradísimas teorías científicas, lo más probable es que dependa de como haya sido hecho el vidrio. En aquel momento los sopladores de vidrio creaban cilindros de este material que luego eran aplanados para hacer láminas. Las piezas resultantes del proceso puede que nunca hubiesen sido uniformemente planas y, por una u otra razón, los trabajadores podrían haber preferido poner la parte más gruesa hacia abajo. Esto les hubiese dado a los ventanales un aspecto "derretido", y a nosotros un estupendo tema sobre el que especular.

Que disfrutéis del día, ¡y nunca os acostéis sin saber algo nuevo!

Referencias:

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=fact-fiction-glass-liquid

http://dwb.unl.edu/Teacher/NSF/C01/C01Links/www.ualberta.ca/~bderksen/florin.html

https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/469/45757/1/Documento4.pdf