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L'importance des phénomènes d'oxydo-réduction dans le verre - 01/01/02

Marie-Hélène  Chopinet * ,  Dominica  Lizarazu,  Cécile  Rocanière*Correspondance et tirés à part

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Résumé

Les phénomènes d'oxydo-réduction concernent aussi bien l'élaboration du verre que ses propriétés. Plusieurs échelles d'oxydo-réduction ont été utilisées par les verriers, la plus courante étant le rapport entre Fe2+ et la teneur totale en fer. Nous faisons la comparaison entre les différents systèmes, comme la pression partielle d'oxygène. Dans l'élaboration des verres industriels, l'équilibre redox est réalisé habituellement pendant le processus d'affinage, un « bullage » intense étant indispensable à l'obtention d'un verre homogène. L'état redox du verre ne dépend pas de l'atmosphère sous laquelle il a été élaboré, mais du mélange de gaz généré durant le processus d'affinage. Les deux systèmes affinants principaux sont l'oxyde d'arsenic ou d'antimoine couplé au nitrate de sodium ou bien le sulfate de sodium couplé à un agent réducteur. Le premier génère de l'oxygène et le second un mélange d'oxygène et de dioxyde de soufre. En conséquence, un verre élaboré avec de l'oxyde d'arsenic est plus oxydé qu'un verre élaboré avec du sulfate de sodium. La coloration par l'impureté oxyde de fer est évidemment fortement influencée par le procédé. D'autres oxydes colorants subissent aussi des changements d'état d'oxydo-réduction et voient leur action colorante modifiée en fonction des conditions d'élaboration.

Mots clés  : verre ; silicate ; oxydation ; réduction ; couleur ; fusion.

Abstract

Oxydo-reduction phenomenon concerns glass manufacturing as well as its properties. Various oxidation scales have been used by glassmakers, the most widely used being the ratio between Fe2+ and the total iron content. Comparisons are made with others, such as the partial pressure of oxygen or the redox potential. The influence of the chemical composition of the glass is also studied as well as that of the temperature, through the results obtained in Saint-Gobain Recherche and in other laboratories. In industrial glass manufacturing, the oxidation equilibrium is usually achieved during the fining process, an intense bubbling' being necessary to obtain a homogeneous glass. Thus, the oxidoreduction state of the glass does not depend on the atmosphere under which it was made, but depends on the mixture of gases generated during the fining process, which is described through the reactions generated by the two main fining systems, arsenic oxide or antimony oxide + sodium nitrate and sodium sulphate + a reducing agent. The former provides oxygen and the latter, a mixture of oxygen and sulphur dioxide. Consequently, a glass melted with arsenic oxide is more oxidised than a glass melted with sodium sulphate. The equilibrium constant used to interpret the latter system, mostly used for soda lime silica glasses fining, is given as a function of the temperature and some of the consequences are examined. Obviously, the coloration by iron oxide impurities is influenced by the manufacturing process. Some other colouring oxides are submitted to a change of oxidation state and thus to a modification of their colouring action. A quick review is done of the transition metal coloration, of the electron-charge-transfer absorption due to sulphides or selenides, and of aggregate formation inducing the well-known red ruby glass, for instance.

Mots clés  : glass ; silicate ; oxidation ; reduction ; colour ; melting.

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Vol 5 - N° 12

P. 939-949 - décembre 2002 Retour au numéro
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