E2 Formateurs, modificateurs et intermédiaires de réseau

Topique

La composition chimique de ce verre est organisée selon différents rôles que chaque oxyde constitutif peut remplir. Le premier de ces rôles est celui de formateur de réseau : l’oxyde formateur de réseau est capable de construire, à lui seul, le réseau vitreux continu de tétraèdres déjà décrit par un autre modèle de cet assemblage, celui qui décrit la structure amorphe de ce verre. Un oxyde remplissant ce rôle de formateur de réseau lui permet d’établir, entre ses propres tétraèdres, la connectivité continue qui soutient l’ensemble du réseau.

Ce réseau continu, construit par le formateur de réseau, est contrebalancé par le rôle du modificateur de réseau : le modificateur de réseau est l’oxyde qui, au lieu de se joindre à ce réseau continu, le rompt en introduisant un cation qui ne fait partie d’aucun tétraèdre et, ce faisant, convertit l’oxygène qui reliait auparavant deux tétraèdres voisins en un oxygène non pontant. Le fait que le modificateur de réseau rompe davantage de liaisons pontantes dans ce réseau génère davantage d’oxygènes non pontants, fragmentant ainsi le réseau continu en unités plus petites et moins interconnectées. Entre ces deux rôles opposés se situe l'intermédiaire, l'oxyde, dont le comportement n'est pas prédéterminé mais dépend de la composition du reste du verre. L'oxyde d'aluminium étant amphotère, il peut former un réseau, s'y ajoutant lorsque la composition du reste du verre le permet, ou le modifier, le brisant dans le cas contraire. Le caractère amphotère de cet intermédiaire, plutôt que fixe, signifie que son rôle au sein du réseau dépend de la composition du verre environnant, et non uniquement de sa propre nature chimique.

Ainsi, ce modèle, intégrant le formateur et le modificateur de réseau qui l'ont conduit à son élaboration, établit que le rapport entre la quantité de modificateur et la quantité de formateur de réseau détermine, dans son ensemble, le comportement macroscopique du verre : un rapport plus élevé engendre un réseau plus fragmenté en raison de l'oxygène non pontant, phénomène déjà quantifié par un autre modèle de cet ensemble – celui qui décrit la structure amorphe de ce verre – et se traduit également par une température de fusion approximative plus basse. Un rapport plus faible engendre un réseau plus interconnecté et une température de fusion approximative plus élevée. Ce même rapport modificateur/formateur est également utilisé par le modèle d'Appen pour estimer la densité de ce verre à partir de sa composition, et par un autre modèle de cet ensemble – celui qui décrit la connectivité du réseau de ce verre – pour décrire en détail la distribution de cette connectivité au sein du réseau.

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