La enfermedad del vidrio , también conocida como vidrio enfermo o enfermedad del vidrio , es un proceso de degradación del vidrio que puede provocar supuración , crujidos , desconchados , grietas y fragmentación. [1] [2] La enfermedad del vidrio es causada por una inestabilidad inherente en la composición química de la fórmula original del vidrio . [3] Las propiedades de un vidrio en particular variarán con el tipo y las proporciones de sílice , álcali y alcalinotérreo en su composición. [4] Una vez que se ha producido el daño, es irreversible, pero los procesos de descomposición se pueden ralentizar mediante el control del clima para regular la temperatura, la humedad y el flujo de aire circundantes.
La enfermedad del vidrio es causada por un defecto inherente en la composición química de la fórmula original del vidrio . [3] El vidrio contiene tres tipos de componentes: los formadores de red establecen la estructura básica, los estabilizadores de red hacen que el vidrio sea fuerte y resistente al agua, y el fundente reduce el punto de fusión en el que se puede formar el vidrio. [5] Las formulaciones comunes de vidrio pueden incluir sílice (SiO 2 ) como formador, óxidos alcalinos como sosa (Na 2 O) o potasa (K 2 O) para fundente y óxidos alcalinotérreos como cal (CaO) para estabilizar. [4] [5]
Estructuralmente, el vidrio está compuesto por una red de tetraedros de SiO 4 . Además del silicio que forma la red y que establece su estructura principal, el vidrio contiene agentes modificadores de la red , como los iones alcalinos Na + y K + y los iones alcalinotérreos Ca 2+ y Mg 2+ . El vidrio no tiene una estequiometría definida , sino que la red es flexible. Puede incorporar otros iones, dependiendo de factores como la composición principal y las condiciones de cocción del vidrio. [6] Esto hace que casi todos los vidrios sean químicamente inestables hasta cierto punto. [7]
Las diferencias de carga electrónica de los iones dentro de la estructura forman la base de su enlace. Tanto la viscosidad como la temperatura de transición están relacionadas con la disponibilidad de enlaces de oxígeno en la composición del vidrio. Los agentes modificadores tienden a reducir el punto de fusión de la sílice. Un mayor contenido de SiO 2 aumenta la acidez del vidrio. Un mayor contenido de CaO, Na 2 O y K 2 O aumenta la basicidad . [6] La estabilidad química del vidrio disminuye cuando solo se agregan Na 2 O y K 2 O como fundente, porque el enlace se debilita. La estabilidad química del vidrio se puede aumentar agregando CaO, MgO, ZnO y Al 2 O 3 . Para ser estable, la composición del vidrio debe equilibrar los agentes reductores de temperatura con los agentes estabilizadores. [6]
La exposición de la superficie de un vidrio a la humedad, ya sea en solución o en la atmósfera, provoca reacciones químicas en la superficie y debajo de ella. El intercambio de iones de metales alcalinos (del interior del vidrio) e iones de hidrógeno (del exterior) puede provocar cambios químicos y estructurales en el vidrio. Cuando los cationes de metales alcalinos de la capa cercana a la superficie se sustituyen por iones de hidrógeno más pequeños, las diferencias estructurales entre la capa superficial afectada y las capas inferiores no afectadas del vidrio provocan un aumento de la tensión de tracción, que a su vez puede provocar grietas. [7] [8]
La probabilidad de degradación debido a la enfermedad del vidrio depende de la cantidad y proporción de compuestos alcalinos mezclados con sílice y de las condiciones ambientales. [3] La cantidad inadecuada de óxido de calcio hace que los álcalis del vidrio permanezcan solubles en agua a un nivel bajo de humedad. La exposición a niveles más altos de humedad relativa durante el almacenamiento o la exhibición hace que los álcalis se hidraten y se filtren del vidrio. Los cambios repetidos de humedad pueden ser particularmente dañinos. Cualquier objeto de vidrio puede deteriorarse si se expone a condiciones ambientales inadecuadas. [9] El cristal, el vidrio histórico o los artículos familiares preciados nunca deben exponerse a las altas temperaturas y la presión del agua de un lavavajillas. [10] [11]
El análisis de rayos X por dispersión de energía (EDXA), [1] [8] la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) se pueden utilizar para estudiar las reacciones de intercambio en diferentes tipos de vidrio. Al cuantificar y estudiar la estructura química y las reacciones en la capa cercana a la superficie, se pueden comprender mejor los mecanismos de la enfermedad del vidrio. [7] La medición del pH de las superficies de vidrio es particularmente importante si los objetos de vidrio tienen una superficie mate o han estado expuestos a caolín u otras sustancias. En el caso de objetos extremadamente pequeños, como perlas de vidrio, puede ser necesaria la medición del pH para determinar si hay sales alcalinas presentes y si se están produciendo cambios en el vidrio. [9] [12]
Los procesos que intervienen en la enfermedad del vidrio pueden reducir la transparencia del vidrio o incluso amenazar la integridad de la estructura. La enfermedad del vidrio provoca una desintegración compleja del vidrio que se puede identificar a través de una variedad de síntomas, entre ellos, supuración, crujidos, desconchado, agrietamiento y fragmentación. [3]
La siguiente descripción de cuentas de vidrio de un objeto de la colección del Museo Británico ilustra eficazmente la variedad de síntomas que pueden presentarse con la enfermedad del vidrio:
"Dos factores indicaban que el deterioro era el resultado del fenómeno conocido comúnmente como 'enfermedad del vidrio'; en primer lugar, el daño se limitaba a las cuentas de un color en particular (amarillo pálido) y, en segundo lugar, en estas cuentas se observaban signos visibles de todas las distintas etapas de la enfermedad del vidrio. Esto incluía la presencia de pequeños cristales blancos en la superficie de la mayoría de las cuentas de color amarillo pálido y una fina red de grietas uniformes o 'grietas' que cruzaban la superficie de 55 de las 69 cuentas. Estas grietas parecían ser más frecuentes alrededor de los agujeros de las cuentas. Un total de 32 cuentas presentaban zonas de desconchado o descascarillado avanzado, donde las grietas se habían extendido más hacia la estructura del vidrio... Muchas tenían zonas que ya se habían desconchado y los fragmentos se habían perdido. En 37 cuentas se observaban grietas verticales que se extendían a través del vidrio y cuatro cuentas se habían desprendido debido a la fragmentación completa". [1]
La etapa inicial de la enfermedad del vidrio ocurre cuando la humedad hace que el álcali se filtre fuera del vidrio. Esto se hace evidente cuando los depósitos de álcali higroscópicos en el vidrio le dan un aspecto turbio o brumoso. [7] [13] Esto puede ocurrir en tan solo cinco a diez años desde la fabricación del vidrio. El vidrio puede sentirse resbaladizo o viscoso [10] y se pueden ver pequeñas gotas o gotas supurantes en condiciones de alta humedad (por encima del 55%). [14] El álcali hidratado puede formar cristales finos en la superficie del vidrio en condiciones de baja humedad relativa (por debajo del 40%). [4]
En esta etapa, puede ser posible lavar suavemente el vidrio y eliminar el álcali de la superficie. [14] Esto ayudará a estabilizar el vidrio al reducir el pH de la superficie y eliminar el polvo, la suciedad y los componentes higroscópicos que atraen más humedad. [9]
Si se acumula álcali debido al intercambio iónico y permanece en la superficie del vidrio, el proceso de descomposición se acelerará. La presencia de iones de sodio o potasio en la acumulación de álcali aumentará el pH en la superficie del vidrio, haciendo que se vuelva básico. Esto disolverá la sílice del vidrio y liberará más iones alcalinos. [10] [7]
La opacidad que se observa en el vidrio puede no desaparecer por completo después de lavarlo y secarlo. Si se lo examina de cerca desde un ángulo con poca luz, pueden verse grietas finas como pequeñas líneas plateadas o rayos brillantes. [13] Un microscopio puede confirmar la presencia de grietas. Las grietas son causadas por la pérdida de álcali, que deja huecos microscópicos en la estructura del vidrio. [14]
A medida que se filtran mayores cantidades de álcali del vidrio, es probable que las grietas se vuelvan más profundas. El agrietamiento es una red distintiva de grietas finas en el vidrio que es visible a simple vista. [3] [15] En algunos casos, el agrietamiento puede adquirir una apariencia más uniforme. [13] Sin embargo, el agrietamiento puede no ser uniforme debido a la creación de microclimas en el vidrio. [14]
Pueden aparecer grietas distintivas en la superficie del vidrio y el material de la superficie puede descascararse o astillarse, un proceso conocido como desconchado. [14] [13]
En la etapa más severa de deterioro, la integridad estructural del vidrio se ha perdido y este puede separarse en pedazos. [14]
Un estudio de objetos de vidrio en el Victoria and Albert Museum de Londres, en 1992, encontró que más de 1 de cada 10 objetos de la colección estaban afectados por el agrietamiento, desde el vidrio veneciano del siglo XVI hasta el vidrio escandinavo del siglo XX. [3] [16] El vidrio veneciano es particularmente susceptible porque los artesanos minimizaron el uso de cal, para hacer que el vidrio sea lo más transparente posible. Las obras de los fabricantes de vidrio modernos que experimentan con sus fórmulas de vidrio, como Ettore Sottsass , también pueden correr un alto riesgo de sufrir daños. [10]
Los museos como el Museo Nacional del Indio Americano pueden considerar que la enfermedad del vidrio es un problema de gran importancia porque muchos de los materiales culturales de los nativos americanos en sus colecciones incorporan cuentas de vidrio . [9] [17] Las pequeñas cuentas de vidrio ornamentales a menudo se fabricaban de forma económica, utilizando recetas con una alta proporción de fundente a sílice. Esto las hace más susceptibles a la enfermedad del vidrio. Los azules, rojos y negros a menudo se ven afectados por la enfermedad del vidrio. La combinación de cuentas de vidrio con otros materiales (cordel, tela, cuero, metal, hueso, colorantes de superficie, sustancias ceremoniales y caolín) complica el deterioro y la conservación de los objetos etnográficos. [12]
En la etapa más temprana de la enfermedad del vidrio, puede ser posible lavar el vidrio para eliminar el álcali de la superficie. El Museo del Vidrio de Corning recomienda lavar con agua del grifo (tibia, no caliente [18] ) y un detergente de conservación suave (no iónico [18] ). A continuación, se debe enjuagar con agua desionizada o destilada y secar con cuidado para eliminar la humedad. Un lavado cuidadoso puede eliminar los depósitos de la superficie, restaurar la apariencia de transparencia del vidrio y ayudar a retrasar un mayor deterioro. [19] [18] También se ha sugerido el uso de etanol para la limpieza, en particular de las perlas de vidrio, dependiendo de los materiales circundantes que puedan verse afectados. [9]
Una vez que se ha producido un daño más grave, no se puede revertir. El control climático de la humedad y la temperatura es una posible intervención. Debido a que el agrietamiento es el resultado de la reacción de los componentes del vidrio con el vapor de agua, el control de la humedad y la temperatura puede retrasar su aparición. [3] En el Museo del Vidrio de Corning , los artículos de la colección se mantienen a niveles estables de humedad relativa, entre el 40 y el 55 por ciento. [10] Se pueden utilizar ventiladores dentro de una vitrina para fomentar el movimiento del aire y minimizar la adsorción de humedad en la superficie del vidrio. Es más probable que se produzca un deterioro en áreas con flujo de aire restringido que permiten que la humedad permanezca en el vidrio. [14] Se están investigando métodos químicos para retardar las tasas de corrosión y estabilizar las superficies. [4]
Cuando un objeto compuesto contiene una variedad de materiales, uno de los cuales es el vidrio enfermo, las consideraciones involucradas en la conservación y exhibición del objeto se vuelven más complicadas. Por ejemplo, el Museo Británico decidió conservar y exhibir un delantal chamánico siberiano hecho de cuero, vidrio y otros materiales. Sopesaron la probabilidad de que se descompusiera más rápidamente si se exhibía frente a la conveniencia de hacer visible un objeto único y la inevitabilidad de su degradación final. "Su conservación y exhibición garantizan que el acceso a este objeto hermoso y único se maximice antes de que las cuentas de color amarillo pálido, que son intrínsecas al objeto, se pierdan inevitablemente sin posibilidad de reparación". [1]
Medios relacionados con la enfermedad de Glass en Wikimedia Commons