Existe una creencia popular que sugiere que las irregularidades en los vidrios de las catedrales góticas son consecuencia de que el vidrio no es realmente un sólido sino un líquido sumamente viscoso que, con el tiempo, desciende debido a la gravedad.
Sin embargo, los expertos indican que esta idea es un mito, aunque con cierta base. Sí, es un asunto complicado.
En la educación básica, se nos enseñó que la materia se presenta en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Posteriormente, descubrimos que la situación es más compleja, incluyendo fases menos habituales como el plasma, o el “punto triple”, donde la materia puede coexistir en tres fases simultáneamente bajo ciertas condiciones de temperatura y presión.
En un artículo de The Conversation, Paddy Royall, profesor de la Universidad de Bristol, explicó hace algunos años detalles sobre este enigma y por qué la historia de las vidrieras de catedrales tiene cierta base, aunque no explique realmente las causas: tales irregularidades se deben a la técnica utilizada y no al paso del tiempo.
Royall sugiere que la clave está en la transición. Para comprender la posición del vidrio en este contexto, podemos considerar el agua y lo que ocurre cuando cambia de líquido a sólido. Cuando el agua se congela, lo hace abruptamente.
Pequeños cristales emergen del agua líquida, formando regiones en las que las moléculas de H2O se organizan de manera ordenada y uniforme. Esta cristalización sucede rápidamente, como un contagio que se propaga hasta que el conjunto se solidifica completamente.
Generalmente, el agua se convierte en hielo de manera discreta y sin transiciones prolongadas: pasa de líquido a sólido directamente, con las moléculas transitando del desorden al orden. No obstante, no toda la materia actúa con tal rapidez. El vidrio, o más precisamente, los vidrios, son un ejemplo perfecto de ello.
“El dilema con los materiales que forman vidrios (incluyendo plásticos, aleaciones y cerámicas, además del vidrio cotidiano) es la ausencia de una transformación evidente. Al enfriarse, no es posible determinar exactamente cuándo el material se solidifica”, explica Royall en su artículo.
Esto no se debe únicamente a la temperatura, sino también a la viscosidad. Para que un material cristalice, sus átomos deben ordenarse. Según John Parker, de la Universidad de Sheffield, en LiveScience, “[el vidrio] se enfría rápidamente, pero debido a su alta viscosidad, los átomos no pueden reorganizarse fácilmente en una estructura sólida más ordenada, quedando atrapados en una disposición desorganizada”.
Parker añade que, “[el vidrio] es sólido desde un punto de vista mecánico, pero posee una estructura desordenada semejante a la de un líquido”.
Royall también ofrece una perspectiva similar en The Conversation. “La dificultad para observar esta transformación radica en el tiempo requerido, que sería increíblemente largo (mucho más que siglos)”, comenta. Sin embargo, el académico comparte detalles sobre cómo los átomos y moléculas se organizan en este sólido peculiar.
Utilizando un microscopio, se puede observar cómo pequeños grupos de moléculas exhiben un comportamiento distinto: ciertas moléculas se organizan de manera ordenada como en un sólido, mientras que las circundantes permanecen desordenadas, semejando un líquido.
Un experimento complejo
En 1927, se inició lo que ha sido denominado “el experimento más lento de la historia”. Este es el experimento de la gota de brea, diseñado para demostrar que esta sustancia es un líquido con extrema viscosidad.
Los encargados del experimento vertieron brea en un embudo, resguardado por una campana de cristal. Debajo del embudo, colocaron un recipiente para recoger la brea caída. Tras tres años de dejar asentarse la brea, abrieron la salida del embudo para que la gravedad hiciera su parte. Diez años después, cayó la primera gota.
En los 95 años posteriores a la apertura del embudo, un total de nueve gotas de brea han sido recogidas en el segundo recipiente.
El experimento sigue activo como una curiosidad y porque aún puede revelarnos información, como el impacto de las condiciones ambientales en la viscosidad de estos líquidos. Tras la caída de la séptima gota en 1988, la Universidad de Queensland instaló aire acondicionado en el recinto del experimento, lo que ralentizó notablemente la caída de las gotas, indicando un incremento en la viscosidad de la brea.
Entonces, ¿es el vidrio un líquido? La respuesta definitiva aún escapa. Según John Mauro en LiveScience, el vidrio “no es ni un líquido verdadero ni un sólido verdadero: comparte propiedades de ambos, pero representa su propio estado de la materia”. “La definición técnica es que el vidrio es un estado de la materia no equinilibrado y no cristalino que aparenta ser sólido a corto plazo, pero que lentamente se transforma en líquido”, añade Mauro, experto en ciencia de materiales de la Universidad Estatal de Pensilvania.
La escala temporal es relevante. Las vidrieras góticas han perdurado durante siglos. Sin embargo, el vidrio opera en una escala temporal mucho más extensa. Por eso, aunque la leyenda de las vidrieras tenga algo de cierto, se necesitaría mucho más tiempo para que sus cambios estructurales fueran perceptibles. Muchísimo más tiempo.
Imagen | Antoine Pouligny / Jamieson Gordon
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