enfermedad del vidrio

La enfermedad del vidrio , también conocida como vidrio enfermo o enfermedad del vidrio , es un proceso de degradación del vidrio que puede provocar exudación , arrugamiento , descamación , agrietamiento y fragmentación. ^{[ 1 ] [ 2 ]} La enfermedad del vidrio se debe a una inestabilidad inherente en la composición química de la fórmula original del vidrio . ^{[ 3 ]} Las propiedades de un vidrio en particular varían según el tipo y las proporciones de sílice , álcalis y metales alcalinotérreos en su composición. ^{[ 4 ]} Una vez que se ha producido el daño, es irreversible, pero los procesos de deterioro pueden ralentizarse mediante el control climático 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 los modificadores de red, también conocidos como fundentes , reducen el punto de fusión al cual se puede formar el vidrio. ^{[ 5 ]} Las formulaciones comunes de vidrio pueden incluir sílice (SiO ₂ ) como formador, óxidos alcalinos como la sosa (Na ₂ O) o la potasa (K ₂ O) como fundente, y óxidos alcalinotérreos como la cal (CaO) para estabilizar. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Estructuralmente, los vidrios de silicato están compuestos por una red de tetraedros de SiO₄ _. Además del silicio , formador de la red que establece su estructura principal, el vidrio contiene agentes modificadores de la red , como los iones alcalinos Na⁺ ^y K⁺ ^y los iones alcalinotérreos Ca²⁺ ^y Mg²⁺ ^. 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, pero mantienen sus propiedades físicas y químicas durante periodos de tiempo útiles debido a un fenómeno conocido como metaestabilidad . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

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 disminuir el punto de fusión de la sílice. Mayores contenidos de SiO₂ _aumentan la acidez del vidrio. Mayores contenidos de CaO, Na₂O _y K₂O _aumentan la basicidad . ^{[ 6 ]} La estabilidad química del vidrio disminuye cuando solo se agregan Na₂O _y K₂O _como fundente, porque el enlace se debilita. La estabilidad química del vidrio puede aumentarse agregando CaO, MgO, ZnO y Al₂O₃ _{. Para ser estable, la composición del} vidrio debe equilibrar los agentes que disminuyen la temperatura con los agentes estabilizadores . ^{[ 6 ]}

La exposición de una superficie de vidrio a la humedad, ya sea en solución o proveniente de la humedad atmosférica, provoca reacciones químicas en la superficie y debajo de ella. El intercambio de iones de metales alcalinos (desde el interior del vidrio) e iones de hidrógeno (desde el exterior) puede causar cambios químicos y estructurales en el vidrio. Cuando los cationes de metales alcalinos en la capa cercana a la superficie son reemplazados 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, lo que a su vez puede causar agrietamiento. ^{[ 7 ] [ 9 ]}

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 ]} Una cantidad insuficiente de óxido de calcio hace que los álcalis en el 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 lixivien del vidrio. Los cambios repetidos en la humedad pueden ser particularmente dañinos. Cualquier objeto de vidrio puede deteriorarse si se expone a condiciones ambientales inadecuadas. ^{[ 10 ]} El cristal, el vidrio histórico o los objetos familiares preciados nunca deben exponerse a las altas temperaturas y la presión del agua de un lavavajillas. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Los procesos involucrados en la enfermedad del vidrio pueden reducir la transparencia del vidrio o incluso amenazar la integridad de la estructura. La enfermedad del vidrio causa una desintegración compleja del vidrio que puede identificarse a través de una variedad de síntomas, que incluyen exudación, arrugamiento, descamación, agrietamiento y fragmentación. ^{[ 3 ]}

El análisis de rayos X de energía dispersiva (EDXA), ^{[ 1 ] [ 9 ]} la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) pueden utilizarse 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 cuentas de vidrio, la medición del pH puede ser necesaria para determinar si hay sales alcalinas presentes y si se están produciendo cambios en el vidrio. ^{[ 10 ] [ 16 ]}

El estudio de la corrosión del vidrio es de gran interés en el campo de la gestión de residuos radiactivos debido al uso de vidrios de borosilicato para la eliminación a largo plazo de residuos radiactivos de alta actividad . ^{[ 17 ]} Con este fin, se han desarrollado composiciones de vidrio específicas exclusivamente para el estudio de la corrosión del vidrio de residuos nucleares , como el Vidrio Simple Internacional (ISG).

Un estudio de objetos de vidrio en el Museo Victoria y Alberto de Londres, realizado en 1992, reveló que más de 1 de cada 10 objetos de la colección presentaban agrietamiento, desde vidrio veneciano del siglo XVI hasta vidrio escandinavo del siglo XX. ^{[ 3 ] [ 18 ]} El vidrio veneciano es particularmente susceptible porque los artesanos minimizaban el uso de cal para lograr la máxima transparencia. Las obras de vidrieros modernos que experimentan con sus fórmulas de vidrio, como Ettore Sottsass , también pueden correr un alto riesgo de sufrir daños. ^{[ 11 ]}

Museos como el Museo Nacional del Indio Americano pueden considerar la enfermedad del vidrio un problema de gran importancia, ya que muchos de los materiales culturales nativos americanos en sus colecciones incorporan cuentas de vidrio . ^{[ 10 ] [ 19 ]} Las pequeñas cuentas ornamentales de vidrio 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 colores azul, rojo y negro suelen verse afectados por esta enfermedad. La combinación de cuentas de vidrio con otros materiales (cordura, tela, cuero, metal, hueso, colorantes superficiales, sustancias ceremoniales y caolín) complica el deterioro y la conservación de los objetos etnográficos. ^{[ 16 ]}

En la etapa inicial de la enfermedad del vidrio, es posible lavar el vidrio para eliminar el álcali superficial. El Museo del Vidrio de Corning recomienda lavar con agua del grifo (tibia, no caliente ^{[ 20 ]} ) y un detergente de conservación suave (no iónico ^{[ 20 ]} ) . A continuación, se debe enjuagar con agua desionizada o destilada y secar cuidadosamente para eliminar la humedad. Un lavado cuidadoso puede eliminar los depósitos superficiales, restaurar la transparencia del vidrio y ayudar a ralentizar su deterioro. ^{[ 21 ] [ 20 ]} También se ha sugerido el etanol para la limpieza, en particular para las cuentas de vidrio, dependiendo de los materiales circundantes que puedan verse afectados. ^{[ 10 ]}

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. Dado que el agrietamiento se produce por la reacción de los componentes del vidrio con el vapor de agua, controlar la humedad y la temperatura puede ralentizar 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. ^{[ 11 ]} Se pueden usar ventiladores dentro de una vitrina para favorecer la circulación del aire y minimizar la adsorción de humedad en la superficie del vidrio. Es más probable que se produzca 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 diversos materiales, entre ellos vidrio deteriorado, las consideraciones relativas a su conservación y exhibición se vuelven más complejas. Por ejemplo, el Museo Británico optó por conservar y exhibir un delantal chamánico siberiano hecho de cuero, vidrio y otros materiales. Sopesaron la probabilidad de que se deteriorara más rápidamente si se exhibía frente al atractivo de hacer visible un objeto único y la inevitabilidad de su eventual degradación. «Su conservación y exhibición garantizan que se maximice el acceso a este bello y singular objeto antes de que las cuentas de color amarillo pálido, intrínsecas al mismo, se pierdan irremediablemente». ^{[ 1 ]}

• Appelbaum, Barbara (1991). Guía para la protección ambiental de colecciones . Sound View Press. ISBN 0-932087-16-7.
• Newton, Roy; Davison, Sandra (1996). Conservación del vidrio . Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0750624485.
• Koob, Stephen P. (2006). Conservación y cuidado de objetos de vidrio . Londres: Archetype. ISBN 1904982085.

• Contenido multimedia relacionado con la enfermedad de Glass en Wikimedia Commons.