Les colorants du verre

La lumière

Fonctionnement :
La lumière est considérée comme un ensemble de particules énergétiques que l’on appelle les photons. Elle est constituée d’ondes électromagnétiques dont chacune correspond à une couleur (pour le domaine visible). L’ensemble des longueurs d'onde correspond au spectre lumineux. La lumière du soleil qui possède toutes les longueurs d'onde du spectre visible est dite "blanche". Nous pouvons voir les objets qui nous entourent car ils réfléchissent la lumière vers notre oeil. Et la couleur de ces corps dépend du spectre qu’ils envoient. Si le spectre d'une lumière envoyée par un corps possède plusieurs longueurs d'onde, notre œil mélange chacune des couleurs et l'on distingue le résultat.

Réflexion et réfraction :
La réflexion de la lumière a lieu lorsqu’elle rencontre un solide et qu’elle est réfléchie ; elle rebondit sur la surface dans une autre direction.
La réfraction a lieu lorsqu’elle traverse un solide (translucide). La lumière est réfractée. Cette pénétration peut changer la perception des couleurs. Si la lumière traverse une feuille de verre à surfaces parallèles, elle en sort selon le même angle. Si les surfaces ne sont pas parallèles, les faisceaux sortiront suivant un angle différent.

La coloration du verre

La coloration directe :
La couleur est donnée en ajoutant des mélanges d’oxydes métalliques qui absorbent certaines longueurs d’onde de la lumière. L’oxyde de fer par, exemple, absorbe le rouge et donne le vert. La tonalité et l’intensité d’une coloration dépendent de la nature et de la quantité des colorants ainsi que de la composition du verre lui-même (sodique ou potassique).

La coloration indirecte :
Certains oxydes sont en suspension dans la masse vitreuse au cours de la fusion. La coloration apparaît lors du réchauffement du verre aux alentours de 600°C. La chaleur provoque une dilatation des particules qui met en évidence la couleur dans la longueur d’onde souhaitée. Ex : rose et rouge à l’or ; jaune orangé à rouge sélénium.

Les matières utilisées :
Elles sont très nombreuses et variées. Ce sont des colorants minéraux à base métallique car ce sont les seuls qui peuvent être mélangés à la silice pendant la fusion.
Quelques exemples :
Bleu = oxyde de cobalt, de manganèse.
Jaune = chrome, argent.
Rouge = oxyde de cuivre.
Violet = oxyde de manganèse.
Rose et rouge rubis = l’or.
Jaune orangé à rouge = le sélénium.

La décoloration du verre dans la masse

Les composants contiennent toujours un faible pourcentage d’oxydes métalliques qui teintent le verre d’une couleur verdâtre (conjonctions des ions Fe2+ et Fe3+).
Pour obtenir un verre réellement incolore, il faut donc procéder à sa décoloration. Il existe deux techniques :

La décoloration chimique :
Utilisé depuis le XIVème siècle... L'emploi de cendres !
Depuis le Moyen Age on utilise certaines cendres, notamment les cendres de hêtre ou de fougère, qui éclaircissent les verres. Leur action est due au bioxyde de manganèse qu'ils contiennent qui tend à transformer l'oxyde ferreux en oxyde ferrique qui est beaucoup moins colorant.

Les principaux décolorants sont le bioxyde de manganèse (MnO2) appelé "savon des verriers", les oxydes de titane et d’antimoine. On ajoute ceux-ci à la composition du mélange vitreux. Ils neutralisent la coloration verdâtre donnée par l’oxyde de fer. En d'autres termes, ils neutralisent l'effet colorant des ions Fe2+ et Fe3+. Les conditions de fusion permettent ensuite de faire disparaître les oxydes métalliques indésirables en les décomposant.

La décoloration physique :
Lors de la fusion, il faut introduire dans la composition du verre la couleur complémentaire à l’oxyde métallique déjà présent pour faire tendre la teinte de la masse vitreuse vers le gris (incolore).
Ex : verdâtre + rose sélénium = neutre ([bleu + jaune]+rose=neutre).