Propriétés mécaniques
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1. Masse volumique et dilatabilité
La masse volumique est une propriété remarquable aussi bien au plan
technologique que scientifique. Facile à mesurer, elle est utile pour les
contrôles de production mais aide aussi à préciser le rôle joué par les différents constituants dans les réseaux vitreux.
À partir de la masse volumique ρ d’une substance, on peut calculer le
volume V occupé par une mole, soit
où M est la masse molaire.
Comme l’oxygène est le constituant principal des verres d’oxydes, il est
intéressant que V représente le volume de verre contenant une mole
d’oxygène. Il est alors proportionnel au volume de la « maille » du réseau.
Si on prend l’exemple de la silice, M représente alors une demi-mole de
SiO 2 soit 30 g. Comme sa masse volumique est 2200 kg.m
–3
, on obtient
(Tab. 2.I) 13,6 cm
3 pour V. B 2 O 3 et GeO 2 ont des volumes molaires voisins
de celui de la silice bien que l’un soit moins dense et l’autre plus dense
que celle-ci. On évalue la part occupée par les « vides » dans le réseau en
comparant V aux volumes occupés par une mole d’atomes d’oxygène et
de silicium : respectivement 6,9 et 1,6 cm
3 .
V
M
ρ
---- -
=
Tableau 2.I. Masses volumiques et volumes molaires de quelques verres.
Verre
Masse volumique ρ
kg.m
–3
Volume molaire V
cm
3
SiO 2
2200
13,6
B 2 O 3
1820
12,8
GeO 2
3640
14,4
75 SiO 2 , 15 Na 2 O, 10 CaO
2481
13,8