Cuarzo vs Sílice Fundida: ¿cuáles son las Diferencias?

La lista de términos utilizados para describir varios materiales a base de sílice es confusa, larga y a menudo mal entendida; estos términos incluyen sílice fundida, sílice, vidrio de cuarzo, cuarzo fundido y cuartos de galón.

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Este artículo explorará las propiedades únicas de la sílice fundida y el cuarzo, así como algunos materiales relacionados para aclarar la confusión que rodea a estos términos.

Cuarzo vs. Sílice

Una de las cosas más importantes que debe saber con respecto a la sílice fundida y el cuarzo es que ambos consisten principalmente en sílice, también conocido como dióxido de silicio. La sílice es el componente principal de la mayoría de los tipos de vidrio y tiene la fórmula química SiO2.

El cuarzo mineral es la forma principal en la que se encuentra la sílice en la naturaleza; el cuarzo mineral constituye una fracción apreciable de la corteza terrestre y es un material cristalino duro y transparente. Además de la sílice, el cuarzo también contiene impurezas naturales en varias proporciones que dependen de su origen geológico.

«Sílice» se refiere a un compuesto químico específico, el dióxido de silicio, con la fórmula química SiO2. Mientras tanto, el cuarzo es un mineral cristalino de origen natural que consiste principalmente en sílice, pero contiene algunas impurezas.

Sólidos cristalinos y amorfos

Para comprender las diferencias entre los diferentes materiales a base de sílice, primero es necesario comprender las diferencias fundamentales entre los sólidos amorfos y los sólidos cristalinos.

La forma en que los átomos están dispuestos dentro de los sólidos es cómo definir la diferencia. Los átomos constituyentes están dispuestos en patrones regulares y repetitivos conocidos como redes de cristal en un sólido cristalino. Un ejemplo de material a base de sílice cristalina es el cuarzo: los átomos de oxígeno y silicio están dispuestos en una estructura ordenada bien definida.

Los átomos en un sólido amorfo, sin embargo, no tienen un orden de largo alcance. En un sólido amorfo, la disposición aparentemente aleatoria de las moléculas se asemeja a la de un líquido, excepto que no se mueven y, en cambio, se fijan en su lugar.

Los sólidos amorfos constituyen la mayoría de los materiales que consideramos como «vidrio». De hecho, el término «vítreo» se puede usar para describir cualquier material con una estructura atómica amorfa.

Las características de un material pueden ser profundamente influenciadas en función de si sus átomos están orientados aleatoriamente o dispuestos de manera ordenada. El efecto de transición vítrea exhibido por los sólidos amorfos es uno de los ejemplos más llamativos de esto.

Más allá del ámbito de la sílice u otros materiales a base de óxido, los metales «vítreos» desordenados a menudo se eligen para su uso debido a sus características mecánicas inusuales en comparación con otros metales convencionales.

El cuarzo y otros materiales a base de sílice se pueden caracterizar tanto en términos de si son amorfos o cristalinos, como por su composición química.

Definición de materiales a base de sílice

Ahora que se han establecido los fundamentos, este documento explorará las diferencias entre la sílice fundida, el cuarzo y otros materiales a base de sílice.

Cuarzo

El cuarzo, como se mencionó anteriormente, es la forma principal de sílice que se produce naturalmente. El cuarzo es un sólido cristalino, lo que significa que tiene propiedades muy distintas del vidrio, mientras que todavía se asemeja al vidrio, tanto en términos de su composición química como de su apariencia.

Hay aplicaciones industriales limitadas de cuarzo (es decir, el mineral cristalino). Sin embargo, los osciladores de cristal de cuarzo se encuentran en sistemas electrónicos, especialmente en relojes de pulsera.

Las aplicaciones de cuarzo industrial a veces utilizan «cuarzo sintético» fabricado. Este material tal vez se describiría con mayor precisión como sílice cristalina, pero a menudo se llama simplemente «cuarzo».»

Sílice fundida y cuarzo fundidos

La palabra «fundido» aquí se refiere a una etapa de procesamiento: la sílice fundida es sílice nominalmente pura que se ha fundido y enfriado para formar un sólido amorfo vítreo.

La sílice fundida no contiene aditivos y, al mismo tiempo, se asemeja a otros vidrios de muchas maneras. La sílice fundida, como material especial, tiene varias aplicaciones de alto rendimiento.

A menudo se utilizan intercambiablemente los términos «cuarzo fundido»y» sílice fundida». Sin embargo, el «cuarzo fundido» se refiere más específicamente a un sólido amorfo formado por la fusión de cuarzo natural. Esto significa que mientras que la sílice fundida es ostensiblemente pura SiO2, el cuarzo fundido contiene impurezas que dependen de qué cuarzo se usó.

Vidrio de sílice y Vidrio de cuarzo

Ambos términos se usan a menudo de maneras más genéricas y generalmente se consideran intercambiables. Estos términos podrían referirse tanto al cuarzo fundido como a la sílice fundida.

Aplicaciones de sílice fundida

La estructura amorfa de la sílice fundida le da varias propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas muy deseables y distintas, a la vez que sigue siendo químicamente similar al cuarzo.

Es común que los vidrios contengan aditivos como alcalinotérreos, alcalinos u otros óxidos para mejorar las propiedades físicas y químicas y para reducir la temperatura de procesamiento (fusión) del vidrio; sin embargo, la sílice fundida es muy pura. Esto hace que tenga temperaturas de trabajo más altas, al tiempo que ofrece características diferentes de otras gafas.

La sílice fundida no se expande ni contrae mucho cuando se calienta o enfría porque tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo. Esto significa que la sílice fundida puede soportar un calentamiento o enfriamiento muy rápido sin agrietarse y es altamente resistente al choque térmico.

Las características térmicas de la sílice fundida la hacen muy valiosa para componentes industriales de alta temperatura, como la fabricación de vidrio, barcos para la fabricación de acero, bandejas y crisoles.

Hay un espectro de luz muy amplio en el que la sílice fundida es transparente, que se extiende entre el infrarrojo lejano y el ultravioleta profundo. Esto hace que la fusión sea un componente clave en una gama de lentes, espejos y otras ópticas de transmisión UV o IR, así como en fibras ópticas.

La sílice fundida es resistente a la mayoría de los ácidos (excluido el ácido fluorhídrico) y también es extremadamente inerte químicamente. Al ser químicamente inerte, se presta sílice fundida a aplicaciones biomédicas, a menudo en forma de sílice porosa.

La combinación de resistencia, transparencia y estabilidad térmica hace que la sílice fundida sea un candidato fuerte para desarrollar nuevas aplicaciones, incluidos circuitos de microondas grabados al agua fuerte, sustratos de fotolitografía y como capa protectora en dispositivos semiconductores.

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