On l’utilise tous les jours, que ce soit à la maison ou au travail ; il est considéré comme l’un des plus anciens matériaux façonnés par l’Homme, mais fait encore partie de notre quotidien. Mais qu’est-ce que le verre, au niveau chimique ?

Un verre commun est, en première approche, un matériau dur, qui peut facilement casser et transparent, principalement fabriqué à partir de sable (à base de silice – SiO2).

Ce verre, aussi appelé verre sodo-calcique (à base de sodium et de calcium), a également comme propriétés d’être quasi-inerte chimiquement (ce qui explique sa grande utilisation en laboratoire) et un bon isolant électrique. Seul l’acide fluorhydrique arrive à l’attaquer – d’où l’utilisation de cet acide, depuis le XVII°Siècle, pour la gravure sur verre.

Toutefois, pour mieux comprendre ce qu’est un verre et aller un peu plus loin, rentrons dans le détail de sa fabrication.

Sa fabrication : Fusion

La fabrication du verre commun se fait par chauffage à 1500°C d’un mélange de sable, de carbonate de sodium et de calcaire. Des additifs peuvent être utilisés pour colorer le verre (oxyde de fer) ou le rendre plus solide (oxyde de magnésium) si besoin. Le carbonate de sodium va ici servir de fondant, c’est-à-dire qu’il va faciliter la fusion des sables siliceux en abaissant le point de fusion (normalement, la silice a besoin d’être chauffée à plus de 1700°C pour fondre).

Sous l’effet de la chaleur, le mélange sableux va passer sous forme liquide (fusion) et va pouvoir ainsi être mis en forme. Les gouttes de verre liquide (appelées « paraisons ») vont pouvoir ainsi être soufflées ou moulées pour différentes applications.

Sa fabrication : Vitrification

Ensuite vient l’étape de refroidissement, qui est cruciale : la fusion ayant désordonné l’organisation de la silice, il va falloir refroidir l’ensemble sans recristallisation – c’est le phénomène de transition vitreuse. Ainsi, la silice vitreuse va être « figée » de manière désordonnée : elle devient un solide amorphe.  

Ce refroidissement d’un liquide visqueux comme le verre liquide vers une forme vitreuse amorphe est appelée vitrification, à une température inférieure à la température de transition vitreuse (Tg – « Glass Temperature »). Par ailleurs, un solide amorphe qui présentent un phénomène de transition vitreuse est appelé « verre », même s’il n’est pas à base de silice.

Sa fabrication : étapes finales

Enfin, les étapes de recuisson et/ou de trempe vont renforcer la résistance du verre et éviter les chocs de température.

Les fondants, des éléments importants

Si, dans le cas du verre sodo-calcique est principalement utilisé le carbonate de sodium, d’autres fondants peuvent être utilisés pour donner d’autres propriétés au verre final, comme le Trioxyde de Bore B2O3 (Verre Pyrex – Résistant à la chaleur) ou l’Oxyde de Plomb (PbO – Verre de cristal) par exemple.

Les atomes (Na par exemple) vont venir s’intercaler dans l’organisation globale de la structure, en se liant aux atomes d’oxygène.

 Pour aller plus loin :