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1 INTRODUCTION ET HISTORIQUE Le verre est un solide transparent, sensible aux c

1 INTRODUCTION ET HISTORIQUE Le verre est un solide transparent, sensible aux chocs et aux rayures. Il est électriquement neutre. Il est présent partout autour de nous : dans les bouteilles, les lunettes, les vitres… Cette matière peut sembler banale, mais elle est en vérité complexe. Son histoire remonte aux origines de notre civilisation. L’ancienne industrie verrière utilisait principalement trois éléments : la silice (l’élément vitrifiant), la chaux (le stabilisant) ainsi que la soude ou la potasse. La silice était obtenue à partir du sable, la soude par la combustion d’algues tandis que la potasse était extraite de l’hêtre, des fougères ou des roseaux. Aux alentours de 2000 avant Jésus-Christ, le verre était fabriqué en Égypte ou en Mésopotamie. Le sable était alors broyé et mêlé à trois fois son volume de soude. La fusion se pratiquait dans une série de fours successifs. L‘invention du verre soufflé est attribuée aux phéniciens durant le premier siècle après Jésus-Christ. Des morceaux de verre étaient introduits dans un four qui pouvait atteindre 800°C et consommer 300kg de bois par jour. La canne à souffler, un tube creux de 1,80 mètres, était introduite dans le four. Son extrémité etait chauffée à rouge pour adhérer au verre. L’artisan soufflait alors la matière qui se gonflait. Les teintes naturelles du verre obtenu étaient bleu-vert. Les romains ont ensuite découverts un purificateur capable de rendre le verre transparent : le dioxyde de Manganèse (MnO2). L’usage du verre à vitre a diminué au Moyen-Age et est réapparu pendant la Renaissance. Colbert, le ministre des finances de Louis XIV fit venir des artisans vénitiens en France et les anoblit. Figure01 2 I. PRESENTATION DU VERRE 1. Sa Composition Sous sa forme la plus commune et la plus ancestrale, le verre est composé en moyenne de 70% de dioxyde de silicium. Ce silicium est extrait de carrière de sable pour obtenir des grains très fins. Cette silice très pure doit être chauffée à près de 1 700°C pour fondre. Des « fondants » sont donc utilisés pour abaisser son point de fusion à environ 1500°C. Ces fondants, comme l’oxyde de sodium (Na2O) sont des oxydes alcalins qui brisent certaines liaisons entre les atomes de silicium, permettant ainsi d’abaisser leur point de fusion. On utilise ensuite des stabilisants pour reformer ces liaisons et solidifier le produit final. 2. Les différents types de verre Pendant que le mélange est encore au four, il est possible d’y ajouter des composants pour en modifier les propriétés. Par exemple l’ajout de plomb donne ce qui est communément appelé du cristal et l’ajout de fer permet au verre d’obtenir une certaine opacité. Il existe aussi différentes techniques et procédés de fabrication, qui ont beaucoup évolué avec le temps. A ses débuts, le verre était soufflé dans des moules à l’aide de cannes. Ce verre était encore de mauvaise qualité à cause des fours qui n’étaient pas assez performants. Avec les progrès techniques, on a pu peu à peu obtenir une pâte plus malléable, qui pouvait ainsi être versée dans des moules ou pressée entre deux plaques. Toutefois ces techniques restent trop artisanales et ne permettent pas la production de verre à grande échelle. L’industrie d’aujourd’hui permet d’obtenir encore d’autres types de verre avec des utilisations bien spécifiques, comme le verre feuilleté. 3. Ses propriétés Physico-chimiques Tout d’abord, sa température de fusion se situe aux alentours de 1500°C. Il devient malléable à environ 600°C. Cela permet de façonner des objets sans avoir à trop chauffer et donc d’économiser de l’énergie et du temps. Tableau 1 3 Le verre possède une masse volumique de 2500 kg/m3, soit 2,5g.cm-3, c’est à dire deux fois et demie celle de l’eau. Il possède également une résistance à la compression de 1000 N.mm-3, ce qui signifie qu’il faut une charge de 10 tonnes pour briser un cube de 1cm d’arête. C’est aussi un matériau parfaitement flexible car il ne présente pas de déformations permanentes après étirement. Toutefois il reste fragile et cède violemment s’il est soumis à une pression constante, sans signes précurseurs. La valeur chiffrée de sa flexibilité va de 40 MPa de pression pour un simple vitrage à 200 MPa pour une glace trempée. Sa résistance à une force de traction est moyenne. Selon le Module de Young, qui consiste à calculer la force nécessaire pour faire doubler de longueur une pièce de matière en tirant à ses extrémités, elle se situe au niveau de celles de l’aluminium et de l’or soit environ 70 GPa , mais bien loin de celles du diamant ou de l’acier par exemple. II. La fabrication du verre et ses utilisations domestiques 1. La fabrication du verre a. Les composés du verre Le principal composant du verre est le sable. Ce sable est constitué en majeure partie de dioxyde de silicium SiO2, molécule formée d’un atome de silicium et de deux atomes d’oxygène. Pour le verre « blanc », celui utilisé pour les vitres par exemple et qui doit être le plus transparent possible, la concentration en dioxyde de silicium et la déshydratation du sable doivent être maximum afin de limiter les impuretés et ainsi augmenter la transparence du verre. D’autre part, plus la concentration en dioxyde de silicium du sable sera élevée et plus le verre sera solide. La fabrication du verre nécessite des fondants comme la dalomine, qui servent à faire diminuer la température de fusion du mélange en fragilisant les liaisons atomiques. 4 b. Procédés de fabrication  le traitement des matières premières.  la fusion du mélange.  le formage qui permet de donner la forme voulue au verre.  le traitement qui consiste en grande partie au refroidissement du verre.  puis pour les activités industrielles le contrôle de la qualité et l’expédition. 2. Les utilisations domestiques o Tout d’abord, l’application la plus connue et l’une des plus anciennes, la vaisselle et les récipients. o Vitres et bâtiments en verre, il est notamment présent sous forme de laine de verre, isolant léger, imputrescible et ininflammable. o Le verre est aussi extrêmement utilisé dans l’optique pour ses nombreuses propriétés réfringentes (lentilles, verre de lunettes, etc…). o Le verre est également présent dans les éléments de haute technologie du quotidien : disques durs, écrans tactiles, verres autonettoyants, fibres optiques, … 3. Le verre et l’environnement Le verre, s’il est bien trié peut se recycler indéfiniment sans perdre ses qualités. Aujourd’hui, le recyclage du verre permet de réutiliser le calcin (verre pilé) et remplace 60 % de la matière première de base normalement utilisée ; le verre peut être refondu à l’infini et remodelé à volonté. Le recyclage permet une utilisation moins importante de produits chimiques déjà présents dans le calcin. L’industrie française s’est lancée dans le recyclage du verre en 1974 et on arrive maintenant à recycler 70 % des bouteilles en verre qui sont en circulation pour un objectif de 80 %. Figure02 5 CONCLUSION Le verre est donc bien présent présent en grande quantité dans notre quotidien mais aussi dans divers domaines scientifiques. Il est composé dans la plupart des cas d’oxyde de silicium en majorité, mais il existe d’autres types de verres à partir d’espèces chimiques différentes. La fabrication du verre nécessite des fours de très grande puissance, pouvant parfois atteindre 1500 °C afin de permettre au mélange de rentrer en fusion. Le verre possède des propriétés physico-chimiques très particulière lui permettant entre autre de ne pas réagir avec son milieu d’utilisation ce qui le rend fort utile en verrerie de laboratoire et même dans le domaine nucléaire. Le verre est aussi un matériau essentiel au développement de la science et de la construction, au même titre que les matériaux composites (béton), les bois, et les métaux. De plus le recyclage du verre fait aujourd’hui l’objet d’enjeux croissants. . uploads/Industriel/ e-expose-decouverte 1 .pdf