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Vitrificación

La vitrificación ( del latín vitrum ' vidrio ' , vía francés vitrifier ) ​​es la transformación total o parcial de una sustancia en vidrio . [ 1 ] En la producción de cerámica ,...

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La vitrificación ( del latín vitrum ' vidrio ' , vía francés vitrifier ) ​​es la transformación total o parcial de una sustancia en vidrio . [ 1 ] En la producción de cerámica , la vitrificación es responsable de su impermeabilidad al agua . [ 2 ] 

Las aplicaciones más comunes se encuentran en la fabricación de cerámica , vidrio y algunos tipos de alimentos, pero existen muchas otras, como la vitrificación de un líquido anticongelante en la criopreservación . La vitrificación también se utiliza en la eliminación y el almacenamiento a largo plazo de residuos radiactivos , en los que estos se inmovilizan dentro de un material de vidrio endurecido considerado más estable para su contención.

También se ha propuesto [ 3 ] [ 4 ] , aunque se ha discutido [ 5 ] , que el calor extremo de la erupción del Monte Vesubio en el año 79 d.C. vitrificó el cerebro de al menos una víctima.

Cerámica

La vitrificación es la fusión parcial progresiva de una arcilla o de un cuerpo como resultado de un proceso de cocción . A medida que avanza la vitrificación, la proporción de enlaces vítreos aumenta y la porosidad aparente del producto cocido disminuye progresivamente. [ 2 ] [ 6 ] Los cuerpos vítreos tienen porosidad abierta y pueden ser opacos o translúcidos . En este contexto, la "porosidad cero" puede definirse como una absorción de agua inferior al 1 %. Sin embargo, diversos procedimientos estándar definen las condiciones de absorción de agua. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Un ejemplo es el de ASTM , que afirma: "El término vítreo generalmente significa una absorción inferior al 0,5 %, excepto para baldosas de suelo y pared y aislantes eléctricos de baja tensión , que se consideran vítreos hasta un 3 % de absorción de agua". [ 10 ]

La cerámica puede hacerse impermeable al agua mediante vitrificación o esmaltado. La porcelana , la porcelana de hueso y los sanitarios son ejemplos de cerámica vitrificada y son impermeables incluso sin esmaltado. El gres puede ser vitrificado o semivitrificado; este último tipo no sería impermeable sin esmaltado. [ 2 ] [ 11 ] [ 12 ]

Aplicaciones

Cuando la sacarosa se enfría lentamente, se obtiene azúcar cristalizada (o caramelo de roca ), pero cuando se enfría rápidamente, puede formar algodón de azúcar almibarado (caramelo/algodón de hadas).

La vitrificación también puede ocurrir en un líquido como el agua, generalmente mediante un enfriamiento muy rápido o la introducción de agentes que suprimen la formación de cristales de hielo . Esto contrasta con la congelación ordinaria , que produce la formación de cristales de hielo. La vitrificación se utiliza en la criomicroscopía electrónica para enfriar muestras tan rápidamente que puedan ser observadas con un microscopio electrónico sin sufrir daños. [ 13 ] [ 14 ] En 2017, el Premio Nobel de Química fue otorgado por el desarrollo de esta tecnología, que puede utilizarse para obtener imágenes de objetos como proteínas o partículas virales. [ 15 ]

El vidrio común de sílice-soda , utilizado en ventanas y recipientes para bebidas, se crea mediante la adición de carbonato de sodio y cal ( óxido de calcio ) al dióxido de silicio . Sin estos aditivos, el dióxido de silicio requeriría temperaturas muy elevadas para fundirse y, posteriormente (con un enfriamiento lento), obtener vidrio.

La vitrificación se utiliza en la eliminación y el almacenamiento a largo plazo de residuos nucleares u otros residuos peligrosos. [ 16 ] Los residuos se mezclan con sustancias químicas formadoras de vidrio en un horno para formar vidrio fundido que luego se solidifica en contenedores, inmovilizando así los residuos. La forma final de los residuos se asemeja a la obsidiana y es un material duradero que no libera sustancias tóxicas y que atrapa eficazmente los residuos en su interior. Se asume generalmente que dichos residuos pueden almacenarse durante períodos relativamente largos en esta forma sin riesgo de contaminación del aire o del agua subterránea . La vitrificación a granel utiliza electrodos para fundir el suelo y los residuos donde se encuentran enterrados. Los residuos endurecidos pueden luego ser desenterrados con menor riesgo de contaminación generalizada. Según los Laboratorios Nacionales del Noroeste del Pacífico , "la vitrificación fija los materiales peligrosos en una forma de vidrio estable que durará miles de años". [ 17 ]

Vitrificación en criopreservación

La vitrificación en la criopreservación se utiliza para preservar, por ejemplo, óvulos humanos ( ovocitos ) (en la criopreservación de ovocitos ) y embriones (en la criopreservación de embriones ). Evita la formación de cristales de hielo y es un proceso muy rápido: -23 000  °C/min.

Actualmente, las técnicas de vitrificación solo se han aplicado al cerebro ( neurovitrificación ) por Alcor y a la parte superior del cuerpo por el Instituto de Criónica , pero ambas organizaciones están investigando para aplicar la vitrificación al cuerpo entero.

Muchas plantas leñosas que viven en regiones polares vitrifican naturalmente sus células para sobrevivir al frío. Algunas pueden sobrevivir a la inmersión en nitrógeno líquido y helio líquido . [ 18 ] La vitrificación también se puede utilizar para preservar especies de plantas en peligro de extinción y sus semillas. Por ejemplo, las semillas recalcitrantes se consideran difíciles de preservar. La solución de vitrificación vegetal (PVS), una de las aplicaciones de la vitrificación, ha preservado con éxito las semillas de Nymphaea caerulea . [ 19 ]

Los aditivos utilizados en criobiología o producidos de forma natural por organismos que viven en regiones polares se denominan crioprotectores .

erupción del Vesubio

Un estudio sugiere que, durante la erupción del Vesubio en el año 79 d. C. , el cerebro de una víctima se vitrificó debido al calor extremo de la ceniza volcánica . [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Esta afirmación ha sido cuestionada. [ 24 ]

Véase también

Literatura

  • Ashle, Steven (junio de 2002). "Dividir y vitrificar" (PDF) . Scientific American . 286 (6): 17– 19. Bibcode : 2002SciAm.286f..17A . doi : 10.1038/scientificamerican0602-17 . Recuperado el 10 de mayo de 2015 .
  • Lovgren, Stefan. "Cadáveres congelados para su futura recuperación por una compañía de Arizona" , marzo de 2005, National Geographic.

Referencias

  1. ↑ Richet, Pascal (2021). Enciclopedia de la ciencia, la tecnología, la historia y la cultura del vidrio . Hoboken, Nueva Jersey : American Ceramic Society . ISBN 978-1-118-79949-9OCLC 1228229824​​ 
  2. 1 2 3 Dodd, Arthur; Murfin, David (1994). Diccionario de cerámica (3.ª ed.). Londres: Instituto de Minerales . ISBN  0901716561.
  3. ^ Petrone, Pierpaolo; Pucci, Piero; Niola, Massimo; Baxter, Peter J.; Fontanarosa, Carolina; Giordano, Guido; et al. (2020). "Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en CE 79" . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 382 (4): 383– 384. doi : 10.1056/NEJMc1909867 . PMID 31971686 .  
  4. ^ Petrone, Pierpaolo; Pucci, Piero; Niola, Massimo; Baxter, Peter J.; Fontanarosa, Carolina; Giordano, Guido; et al. (23 de enero de 2020). "Apéndice complementario de: Petrone P, Pucci P, Niola M, et al. Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en ce 79" (PDF) . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 382 (4): 383– 384. doi : 10.1056/NEJMc1909867 . PMID 31971686 . Consultado el 13 de septiembre de 2020 .  
  5. ↑ Morton-Hayward, Alexandra L.; Thompson, Tim; Thomas-Oates, Jane E. ; Buckley, Stephen; Petzold, Axel; Ramsøe, Abigail; O'Connor, Collins; O'Connor, Matthew J. (2020). "Una reconsideración consciente: ¿Por qué se conserva comúnmente tejido cerebral en el registro arqueológico? Comentario sobre: ​​Petrone P, Pucci P, Niola M, et al. Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en el año 79 d. C. N Engl J Med 2020;382:383-4. DOI: 10.1056/NEJMc1909867" . TSTAR: Ciencia y tecnología de la investigación arqueológica . 6 (1): 87– 95. Bibcode : 2020STAR....6...87M . doi : 10.1080/20548923.2020.1815398 .
  6. ↑ 'El papel de los minerales accesorios en la vitrificación de composiciones de cerámica blanca'. NMGhoneim; EHSallam; DM Ebrahim. Ceram.Int. 16. No.1. 1990.
  7. ↑ Artículos de lana blanca: Producción, ensayos y control de calidad. William Ryan y Charles Radford. Instituto de Materiales, 1997.
  8. ↑ 'Métodos para extender el estrecho rango de vitrificación de las arcillas'. EV Glass & Ceramics 36, (8), 450, 1979.
  9. ↑ 'Control de la vitrificación óptima en cuerpos vítreos y de porcelana'. E.Signorini. Ceram.Inf. 26. N.º 301. 1991
  10. ↑ ASTM C242-01. 'Terminología estándar de artículos de cerámica blanca y productos relacionados'.
  11. ↑ 'Culturistas'. J. Ahmed. Cerámica asiática. Junio ​​de 2014.
  12. ↑ 'Introducción a la tecnología de la cerámica'. Paul Rado, Instituto de Cerámica. 1988.
  13. ↑ Dubochet, J.; McDowall, AW (diciembre de 1981). "Vitrificación de agua pura para microscopía electrónica" . Journal of Microscopy . 124 (3): 3– 4. doi : 10.1111/j.1365-2818.1981.tb02483.x .
  14. ↑ Dubochet, J. (marzo de 2012). "Crio-EM: los primeros treinta años". Journal of Microscopy . 245 (3): 221– 224. doi : 10.1111/j.1365-2818.2011.03569.x . PMID 22457877. S2CID 30869924 .  
  15. ↑ "Premio Nobel de Química otorgado por Microscopía Crioelectrónica" . The New York Times . 4 de octubre de 2017. Consultado el 4 de octubre de 2017 .
  16. ↑ Ojovan, Michael I.; Lee, William E. (2011). "Formas de residuos vítreos para la inmovilización de residuos nucleares" . Metallurgical and Materials Transactions A. 42 ( 4): 837– 851. Bibcode : 2011MMTA...42..837O . doi : 10.1007/s11661-010-0525-7 .
  17. ↑ "Cálculos de liberación de formas de residuos para la evaluación del desempeño de la instalación de eliminación integrada de 2005" (PDF) . PNNL-15198 . Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. Julio de 2005. Consultado el 8 de noviembre de 2006 .
  18. ↑ Strimbeck, GR; Schaberg, PG; Fossdal, CG; Schröder, WP; Kjellsen, TD (2015). "Tolerancia a temperaturas extremadamente bajas en plantas leñosas" . Frontiers in Plant Science . 6 : 884. Bibcode : 2015FrPS....6..884S . doi : 10.3389/fpls.2015.00884 . PMC 4609829. PMID 26539202 .  
  19. ^ Lee , Chung-Hao (2016). Criopreservación de semillas de nenúfar azul (Nymphaea caerulea) utilizando glutatión añadiendo solución de vitrificación vegetal, PVS+ / 埃及藍睡蓮種子的冷凍保存 —使用添加穀胱甘肽的植物抗凍配方(PDF) . Universidad Nacional Tsing Hua. OCLC 1009363362 . Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2024 . Consultado el 9 de enero de 2023 . 
  20. ^ Petrone, Pierpaolo; Pucci, Piero; Niola, Massimo; Baxter, Peter J.; Fontanarosa, Carolina; Giordano, Guido; et al. (2020). "Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en CE 79" . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 382 (4): 383– 384. doi : 10.1056/NEJMc1909867 . PMID 31971686 .  
  21. ^ Petrone, Pierpaolo; Pucci, Piero; Niola, Massimo; Baxter, Peter J.; Fontanarosa, Carolina; Giordano, Guido; et al. (23 de enero de 2020). "Apéndice complementario de: Petrone P, Pucci P, Niola M, et al. Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en ce 79" (PDF) . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 382 (4): 383– 384. doi : 10.1056/NEJMc1909867 . PMID 31971686 . Consultado el 13 de septiembre de 2020 .  
  22. ↑ Pinkowski, Jennifer (23 de enero de 2020). "¿Cerebros convertidos en vidrio? ¿Asfixiados en cobertizos para botes? Las víctimas del Vesubio reciben una nueva perspectiva" . The New York Times . Recuperado el 13 de septiembre de 2020 .
  23. ↑ "Erupción del Vesubio: El calor extremo 'convirtió el cerebro de un hombre en vidrio'"" . BBC News . BBC . 23 de enero de 2020 . Consultado el 24 de enero de 2020 .
  24. ↑ Morton-Hayward, Alexandra L.; Thompson, Tim; Thomas-Oates, Jane E. ; Buckley, Stephen; Petzold, Axel; Ramsøe, Abigail; O'Connor, Collins; O'Connor, Matthew J. (2020). "Una reconsideración consciente: ¿Por qué se conserva comúnmente tejido cerebral en el registro arqueológico? Comentario sobre: ​​Petrone P, Pucci P, Niola M, et al. Vitrificación cerebral inducida por calor de la erupción del Vesubio en el año 79 d. C. N Engl J Med 2020;382:383-4. DOI: 10.1056/NEJMc1909867" . TSTAR: Ciencia y tecnología de la investigación arqueológica . 6 (1): 87– 95. Bibcode : 2020STAR....6...87M . doi : 10.1080/20548923.2020.1815398 .