Il vetro è un materiale ottenuto tramite la solidificazione di un liquido non accompagnata dalla cristallizzazione.. I vetri sono solidi amorfi., dunque non possiedono un reticolo cristallino ordinato, ma una struttura disordinata e rigida, composta da atomi legati covalentemente; tale reticolo disordinato permette la presenza di interstizi in cui possono essere presenti impurezze, spesso desiderate, date da metalli.
Inoltre i suddetti vetri potrebbero essere ottenuti a partire da qualunque liquido, attraverso un rapido raffreddamento che non dia alle strutture cristalline il tempo di formarsi. Nella pratica, hanno la possibilità di solidificare sotto forma di vetro solo i materiali che abbiano una velocità di cristallizzazione molto lenta, come per esempio l'ossido di silicio (SiO2), il diossido di germanio (GeO2), l'anidride borica (B2O3), l'anidride fosforica (P2O5), l'anidride arsenica (As2O5). Un esempio di vetro naturale è l'ossidiana, prodotta dal magma vulcanico.
Nel linguaggio comune il termine vetro viene utilizzato in senso più stretto, riferendosi solamente ai vetri costituiti prevalentemente da ossido di silicio (vetri silicei), impiegati come materiale da costruzione (soprattutto negli infissi), nella realizzazione di contenitori (per esempio vasi e bicchieri) o nella manifattura di elementi decorativi (per esempio oggettistica e lampadari). La maggior parte degli utilizzi del vetro deriva dalla sua trasparenza, dalla sua inalterabilità chimica e dalla sua versatilità: infatti, grazie all'aggiunta di determinati elementi, è possibile creare vetri con differenti colorazioni e proprietà chimico-fisiche.
L'arte e tecnica della fabbricazione e della lavorazione del vetro è chiamata "ialurgia", dal greco ὕαλος (húalos), "vetro".
Nonostante il processo di fabbricazione del vetro sia noto da millenni, non esiste ancora una teoria fisica in grado di spiegare in modo soddisfacente il fenomeno della transizione allo stato vetroso, in quanto presenta importanti differenze con quello delle transizioni di fase ordinarie all'equilibrio termodinamico fra lo stato liquido e quello solido cristallino. Il premio Nobel per la Fisica Philip Warren Anderson lo definì nel 1996 "probabilmente il più profondo e interessante problema irrisolto della fisica dello stato solido".
Storia
Vetro nell'antichità Secondo Plinio il Vecchio (nel suo trattato Naturalis Historia), la creazione del vetro sarebbe addebitabile a un evento casuale, avvenuto per mano di alcuni mercanti fenici intenti ad accendere un fuoco per cucinare, sulle rive sabbiose del fiume Belo (in Siria).
Il riferimento di Plinio ai Fenici si deve probabilmente al fatto che, nel corso del I millennio a.C., prodotti in materiale vetroso (perle, pendenti, piccoli contenitori ecc.) di origine vicino-orientale ed egizia, si diffusero in tutto il Mediterraneo grazie alle attività commerciali (e alle produzioni) fenice.
Le origini del vetro tuttavia, sono molto più antiche. Tra le sofisticate piro-tecnologie legate alla produzione di diversi materiali vetrosi (faience egizia, faenza vetrosa, blu egizio, vetro ecc.) le più antiche sono quelle che permisero di vetrificare la superficie di piccoli ornamenti (dischetti, perle) o elementi decorativi (tarsie) con nucleo prima in steatite e poi in una sorta di ceramica silicea, la cosiddetta “faience”. Tale tecnologia compare già dal VI–V millennio a.C. in Mesopotamia e in Egitto e si diffonde verso occidente attraverso il Caucaso e il Mediterraneo nel corso del III millennio a.C. Piccoli oggetti (in genere perle) in vero e proprio vetro massiccio fanno la loro prima comparsa in ambito vicino orientale e mesopotamico nel corso della II metà del III millennio a.C., ma è solo attorno al XVI–XV sec. a.C. che una vera e propria industria vetraria (ornamenti, tarsie e piccoli contenitori su nucleo per cosmetici) si sviluppa quasi contemporaneamente in area vicino orientale-mesopotamica e in Egitto. Le fonti scritte dell’epoca (in particolare le cosiddette lettere di Amarna) descrivono il vetro come “lapislazzuli di fornace”, indicando presumibilmente la volontà di imitare una delle pietre preziose più ricercate dalle élite palatine. Per quanto “imitazione”, il vetro nella tarda età del Bronzo doveva essere considerato un materiale di prestigio: lo si trova in monili (collane) spesso in associazione a pietre semi-preziose (cristallo di rocca, corniola, turchese), ambra e talvolta all’oro.
Fin da subito il vetro viaggia. Lo dimostra molto bene il relitto scoperto al largo di Uluburun (Turchia sud-occidentale – fine del XIV sec. a.C.) nel cui carico sono stati trovati, tra l’altro, lingotti in vetro grezzo di produzione egizia e migliaia di perle di vetro.vetro grezzo di produzione egizia La nave era probabilmente diretta verso l’Egeo, dove il vetro era anche lavorato. Agli scambi tra la Grecia micenea e le comunità dell’età del Bronzo medio e recente italiane, particolarmente attivi tra XVI e XIII sec.a.C., si deve la comparsa delle prime perle di vetro nel Mediterraneo centrale.
Attorno al XIII sec. a.C. compaiono in Italia del nord i primi indizi archeologici di possibili produzioni e/o lavorazioni locali di vetro, ma è solo dal XII–XI sec.a.C. che una vera e propria industria del vetro è certamente attestata anche nel Mediterraneo centrale: quella di Frattesina di Fratta Polesine (Rovigo – Veneto) i cui prodotti (perle anulari e perle decorate) si diffondono - e forse sono imitati - in gran parte dell’Europa centro-settentrionale, fino al IX sec. a.C.
Intorno al 1000-500 a.C. risalgono piccoli vasi in vetro ritrovati in India e Cina.
Uno sviluppo della tecnica si ebbe poi nel VII–VI secolo a.C. in Fenicia, per produrre stoviglie, altri utensili e monili.
Nel mondo ellenico il vetro era molto diffuso per il trasporto e il commercio dei profumi, sotto forma di unguentaria e vasetti.
Nella metà del I secolo a.C. fu sviluppata la tecnica della soffiatura, ciò permise una produzione più facile, veloce ed economica, comportando un'enorme diffusione di oggetti in vetro. In base ai rinvenimenti archeologici e alle testimonianze letterarie, si ritiene che tale tecnica sia stata inventata nell'area siro-palestinese; la più antica testimonianza di un manufatto in vetro soffiato, infatti, proviene da Gerusalemme e risale alla prima metà del I secolo a.C.: consiste in alcuni tubicini di vetro chiusi da un lato e rigonfi dall'altro (alcuni fino a formare delle boccette bulbose), aventi un collo allungato, un orlo svasato e, solo in alcuni di questi tubicini, anche una decorazione costituita da filamenti colorati lungo il collo, poi attorcigliati e dilatati. Contemporaneamente, sempre in area siriana, si sviluppò anche la tecnica dei vetri stampati, che venivano commerciati un po' in tutte le provincie romane e che riproducevano le decorazioni in rilievo dei pregiati recipienti alessandrini in argento, come quelli prodotti intorno al I secolo d.C. a Sidone da Ennione.
Dal Medio Oriente la tecnica della soffiatura si diffuse velocemente nel Mediterraneo fino a raggiungere l'Italia romana, sempre entro il I sec. a.C. Proprio presso i Romani la soffiatura ebbe un enorme successo, al punto da portare allo sviluppo di una vera e propria industria vetraria a partire dal I–II sec. d.C. e fino al IV sec. d.C. Sempre nel I sec. a.C. il poeta Lucrezio introdusse per la prima volta nella lingua latina il termine vitrum (Lucrezio, De rerum natura IV, vv. 597 e successivi), un neologismo destinato a sostituire in brevissimo tempo i termini greci che gli autori latini avevano traslitterato fino a quel momento per indicare questo materiale. Durante l'Impero romano il vetro fu plasmato in molte forme e trovò impiego in diversi settori: vasellame (come bottiglie, bicchieri, calici, coppe, ecc.), lucerne, lastre da finestra (sia in edifici pubblici che privati), strumenti tecnici (come oggetti ustori, ecc.), mosaici pavimentali e parietali (sotto forma di tessere in pasta vitrea), ecc.
Nel V-VII secolo d.C. si sviluppò l'uso del mosaico in vetro nell'arte bizantina.
Vetro nel Medioevo Una svolta nella tecnica produttiva si è avuta intorno all'anno 1000, quando nel nord Europa la soda fu sostituita con la potassa, più facilmente ottenibile dalla cenere di legno. Da questo momento i vetri del nord differirono significativamente da quelli originari dell'area mediterranea, dove si è mantenuto l'impiego della soda.
L'XI secolo vide l'emergere, in Germania, di una nuova tecnica per la produzione di lastre di vetro per soffiatura, stirando le sfere in cilindri, tagliando questi ancora caldi e appiattendoli quindi in fogli. Questa tecnica fu poi perfezionata nel XIII secolo a Venezia (centro di produzione vetraria del XIV secolo), dove furono sviluppate nuove tecnologie e un fiorente commercio di stoviglie, specchi e altri oggetti di lusso. Alcuni vetrai veneziani si spostarono in altre aree d'Europa diffondendo così l'industria del vetro.
Fino al XII secolo il vetro drogato (cioè con impurità coloranti come metalli) non fu impiegato.
Nel 1271 lo statuto chiamato Capitolare di Venezia tutelava la manifattura del vetro veneziano, proibendo che venissero importati vetri dall'estero e negando ai vetrai stranieri la possibilità di operare a Venezia. Nel 1291 viene decretato il trasferimento delle vetrerie da Venezia all'isola di Murano, in modo da confinare eventuali incendi.
A Venezia, alla fine del XIII secolo, si fa risalire l'invenzione degli occhiali con lenti in vetro quando i "cristalleri" della Serenissima, per le lenti da vista, iniziarono a sostituire il berillo, utilizzato fino ad allora, con il vetro.
Nel X secolo il vetro era presente nelle cattedrali. Nelle abitazioni private arrivò solo dopo il 1300 ed era un materiale costoso, appannaggio solo dei benestanti.
Al 1369 risale la produzione di specchi a Murano.
Nel 1450 Angelo Barovier inventa il "cristallo" a Murano, ottenendolo a partire dal vetro con l'aggiunta di sodio e manganese.
Vetro nell'età moderna e contemporanea
Il processo di produzione Crown fu impiegato a partire dalla metà del XIV secolo fino al XIX secolo. In questo processo, il soffiatore fa ruotare circa di massa vetrosa fusa all'estremità di una barra fino ad appiattirla in un disco di circa 1,5 metri di diametro. Il disco viene quindi tagliato in lastre.
Nel XVII-XVIII secolo nasce il cristallo di Boemia.
Il vetro veneziano ebbe un costo elevato tra i secoli X e XIV, fino a che gli artigiani riuscirono a mantenere segreta la tecnica. Ma intorno al 1688 un nuovo processo di fusione fu sviluppato e il vetro divenne un materiale molto più comune. L'invenzione della pressa per vetro nel 1827 diede inizio alla produzione di massa di questo materiale. La tecnica a cilindri fu inventata da William Blenko all'inizio del XX secolo.
Risale al 1903 la prima macchina per la realizzazione delle bottiglie su scala industriale.
Nel 1913 viene messo a punto il procedimento Fourcault per la realizzazione del vetro tirato, seguito nel 1916 dal metodo Libbey-Owens e nel 1925 dal metodo Pittsburg.
Le decorazioni sono incise sul vetro per mezzo di acidi o sostanze caustiche, che corrodono il materiale. Tradizionalmente l'operazione è svolta da artigiani esperti dopo che il vetro è stato soffiato o colato. Nel 1920 fu sviluppato un nuovo metodo consistente nello stampaggio diretto delle decorazioni sul vetro fuso. Questo ha permesso di abbattere i costi di produzione e assieme alla diffusione dell'uso di vetri colorati, portò ad un uso più diffuso delle stoviglie in vetro intorno al 1930.
Intorno al 1928 risale la nascita del vetro di sicurezza.
Nel 1936 vengono realizzate le prime fibre di vetro.
Negli anni sessanta viene messo a punto il processo float per la produzione di vetri piani.
Caratteristiche generali