L'état physique du verre

Définition du verre

Corps solide, transparent, obtenu par la fusion du sable mêlé de chaux et de potasse ou de soude.
Il existe de nombreuses catégories de verre définies par des verriers ou par des scientifiques . Pour les verriers, c'est un solide altérable par les agents atmosphériques et renfermant plus de 60% de silice. Pour les scientifiques, c'est une substance amorphe, présentant l'état solide ou de liquide surfondu, transparent, translucide ou opaque, sonore, doué d'une cassure brillante et pouvant passer par toutes les phases de l'état pâteux par élévation de température.

Description de la molécule de silice

Chaque atome de silicium est placé au centre d’un tétraèdre et lié à quatre atomes d’oxygène.
Ces tétraèdres sont liés ensemble par le sommet de telle sorte que chaque atome d’oxygène est lié à deux atomes de silicium. Le verre, à l'état pur, est du bioxyde de silicium.

L’état vitreux

L'état vitreux est observé dans une matière si ses molécules sont toutes identiques tandis que leur distribution est désordonnée.
C'est le cas du verre où chaque molécule de silice est identique (tétraèdre) mais où l'organisation des unes et des autres est désordonnée. Cette fausse organisation se situe entre celle des solides (ordonnée, cristallisée) et celles des liquides (en mouvement donc amorphe). L'état vitreux est cet état "solide amorphe" (non cristallisé) caractérisé par la distribution désordonnée des molécules qui conservent néanmoins des distances fixes entre elles.

La dévitrification du verre peut apparaître sous certaines conditions. L'état vitreux disparaît en même temps que sa structure s'organise, se cristallise. Le verre devient opalin, il perd sa solidité et sa transparence.
Ce défaut est plus observable sur les verres à base de potasse. Elle a aussi lieu dans le cas d’un refroidissement trop prolongé après fusion du verre. On appelle zone de dévitrification, la zone de température dans laquelle une cristallisation est susceptible de se créer.

La viscosité

La viscosité est une qualité qui permet d’opposer une résistance à l’écoulement de la matière sur une surface donnée ; c’est le cas du verre lorsqu’il est chauffé entre 1000 et 1400°C.
Les molécules sont liées ensemble et possèdent un degré de liberté pour se déplacer les unes par rapport aux autres : ceci s'appelle la viscosité. A savoir que le verre même fortement chauffé n’est jamais fluide, il devient progressivement malléable, puis de 1000° à 1400°C, il devient visqueux (consistance du miel). Dans le sens inverse, en se refroidissant, la matière est de moins en moins visqueuse, elle redevient plastique, (on peut la déformer car elle est encore déformable) puis elle redevient finalement solide et rigide.
Le verre peut donc être qualifié de liquide figé (solide non cristallisé) obtenu après figement d’une matière surfondue dont la viscosité est extrêmement élevée.

Rappel des trois états fondamentaux de la matière :

L'état solide : Les molécules sont organisées et les liaisons entre elles sont fixes (cristallisation).
L'état liquide : Les positions et les distances entre les molécules varient constamment. La structure est désordonnée.
L'état gazeux : les liaisons entre les molécules sont rompues, la matière occupe la totalité du volume qui lui est proposée.