Cristalería de cuarzo: un ingrediente científico secreto

La cristalería de cuarzo es el ingrediente secreto de muchos experimentos científicos. Maneja el calor y el frío sin agrietarse, permanece inerte a la mayoría de los productos químicos y no interactúa con la luz, cualidad que lo hace perfectamente transparente. No cambia de forma y permanece duro cuando está frío, pero se vuelve flexible cuando...

La cristalería de cuarzo es el ingrediente secreto de muchos experimentos científicos. Maneja el calor y el frío sin agrietarse, permanece inerte a la mayoría de los productos químicos y no interactúa con la luz, cualidad que lo hace perfectamente transparente. No cambia de forma y permanece duro en frío, pero se vuelve flexible en caliente.

"El cuarzo fundido implica cristales, pero es un nombre inapropiado", dice Thomas McNulty, científico de materiales de GE Global Research y experto en cuarzo. "Aunque tiene propiedades distintas como los sólidos cristalinos, el material es en realidad amorfo".

McNulty dice que los productores fabrican cuarzo fundido calentando arena de sílice ultrapura a temperaturas que superan los 3.600 grados Fahrenheit, más que el punto de fusión del acero. "La sílice parece arena de playa blanca y brillante", dice McNulty. "Sólo hay unos pocos lugares en el mundo donde se puede conseguir, incluido aquí en Estados Unidos, en Carolina del Norte".

Debido al alto punto de fusión del material, los trabajadores utilizan hornos de tungsteno y grafito. La masa resultante de cuarzo fundido contiene cadenas amorfas de moléculas de sílice pura que confieren al material sus preciadas propiedades. Como una pareja fiel, “al silicio y al oxígeno les gusta mucho estar unidos entre sí”, dice McNulty. “Debido a que están tan fuertemente unidos, tienen baja reactividad con la mayoría de los demás elementos.

McNulty dice que la estructura amorfa también permite que el material mantenga su forma incluso cuando está expuesto a choques térmicos. El llamado “coeficiente de expansión térmica” del cuarzo fundido es 100 veces menor que el de la mayoría de los metales. "Puedes mantener un extremo frío y el otro caliente y no se romperá", dice McNulty.

Inicialmente, los trabajadores del vidrio dan forma al material en tubos y otras formas básicas y los envían a los laboratorios para su posterior procesamiento. Los laboratorios de GE Global Research en el norte del estado de Nueva York emplean a dos empleados de tiempo completo que dan forma a los tubos para convertirlos en reactores personalizados para químicos, tubos de mufla para hornos de sala limpia, vasos de precipitados y otros utensilios de laboratorio diseñados para experimentos específicos.

Este maravilloso material tiene un talón de Aquiles. "Cada vez que se corta su superficie, pierde sus propiedades mecánicas con bastante rapidez", dice McNulty. “Es un material técnico, no estructural. Necesitamos muchísimos tubos”.

Ahí es donde entra Bill Jones (arriba). Ha estado fabricando cristalería a medida en GE durante 33 años. Jones sujeta los tubos de cuarzo dentro de mandriles de grafito en un torno de vidrio especial, los calienta con un semicírculo de sopletes de gas a 3000 grados Fahrenheit, donde los materiales se vuelven viscosos como el caramelo, y les da la forma deseada con paletas de grafito. "No hay escuela para esto", dice McNulty. “Lo aprendes en el ambiente de la tienda. Es un poco de arte”.

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