thumb|Copa de vino de cristal tallado hecha de vidrio de plomo
El vidrio de plomo, comúnmente llamado cristal, es una variedad de vidrio en la que el plomo reemplaza el contenido de calcio de un típico vidrio de potasa.Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa El vidrio de plomo generalmente contiene entre 18-40% (en masa) de óxido de plomo(II) (PbO); el cristal de plomo moderno o cristal plomado, históricamente también conocido como vidrio flint o de sílex por la fuente de sílice original, contiene un mínimo de 24% de PbO. El vidrio de plomo es muy apreciado para una variedad de usos debido a su claridad. En términos de marketing, a menudo se le llama «vidrio de cristal» (crystal glass).
El término «cristal de plomo» (lead crystal), técnicamente, no describe con precisión el vidrio de plomo, ya que este carece de estructura cristalina y es, en cambio, un sólido amorfo (se trata de un tipo de vidrio y no de un cristal). El uso del término sigue siendo popular por razones históricas y comerciales, pero a veces se cambia a simplemente cristal debido a la reputación del plomo como sustancia tóxica. Proviene de la palabra veneciana «cristallo», que describe el cristal de roca (cuarzo) imitado por los vidrieros de Murano . Esta nomenclatura se ha mantenido hasta nuestros días para describir objetos decorativos huecos.
Antiguamente, la cristalería de plomo se utilizaba para almacenar y servir bebidas, pero los riesgos para la salud que conlleva el plomo han hecho que su uso sea poco frecuente. No es seguro beber ni comer en recipientes de cristal de plomo, ya que el plomo neurotóxico se filtra del vidrio y pasa a los alimentos. Un material alternativo es el cristal moderno, en el que se emplean óxido de bario, óxido de zinc u óxido de potasio en lugar de óxido de plomo.
En la Unión Europea, el etiquetado de los productos de «cristal» está regulado por la Directiva 69/493/CEE del Consejo, que define cuatro categorías, según la composición química y las propiedades del material. Solo los productos de vidrio que contienen al menos un 24 % de óxido de plomo pueden denominarse «cristal de plomo». Los productos con menor contenido de óxido de plomo, y los productos de vidrio que utilizan otros óxidos metálicos en lugar de óxido de plomo, deben etiquetarse como «cristalino» o «vidrio de cristal».
Propiedades La adición de óxido de plomo al vidrio aumenta su índice de refracción y disminuye su temperatura de trabajo y viscosidad, que facilita el trabajo y la modelación del vidrio. Las atractivas propiedades ópticas del vidrio de plomo se deben a su alto contenido en este metal pesado. El plomo, cuya densidad es más de siete veces mayor que la del calcio, también aumenta la densidad del vidrio. La densidad del vidrio sódico es de o inferior, mientras que el cristal de plomo típico tiene una densidad de alrededor de y el vidrio con alto contenido de plomo puede superar los o incluso alcanzar los .
El brillo del cristal de plomo surge del alto índice de refracción causado por el contenido de plomo. El vidrio común tiene un índice de refracción (n) de 1.5, mientras que la adición de plomo produce un rango de hasta 1.7 o 1.8.Refraction of media tutorial. physics.info Este índice de refracción aumentado también se correlaciona con una mayor dispersión, una medida del grado en que un medio separa la luz en sus longitudes de onda componentes, produciendo así un espectro de colores al igual que un prisma óptico. Las técnicas de corte del cristal aprovechan estas propiedades para crear un efecto brillante y centelleante, ya que cada faceta cortada en el vidrio tallado refleja y transmite la luz a través del objeto. El alto índice de refracción es útil para la fabricación de lentes, ya que se puede lograr una distancia focal determinada con una lente más delgada. Sin embargo, la dispersión debe corregirse con otros componentes del sistema de lentes si la lente debe ser una lente acromática.
La adición de óxido de plomo al vidrio de potasa también reduce su viscosidad, haciéndolo más fluido que el vidrio de sosa común por encima de su temperatura de reblandecimiento (alrededor de ), con un punto de trabajo de . La viscosidad del vidrio varía radicalmente con la temperatura, pero la del vidrio de plomo es aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que la de los vidrios de sosa comunes en todos los rangos de temperatura de trabajo (hasta ).NIST via https://glassproperties.com/viscosity/ Desde la perspectiva del fabricante de vidrio, esto resulta en dos efectos prácticos. Primero, el vidrio de plomo se puede trabajar a una temperatura más baja, lo que facilita su uso en el esmaltado; segundo, se pueden hacer recipientes transparentes sin burbujas de aire atrapadas con menos dificultad que con vidrios comunes, lo que permite la fabricación de objetos perfectamente transparentes e impecables.
Al golpearlo, el cristal de plomo produce un sonido resonante, a diferencia de los vasos comunes. Las copas de vino hechas de vidrio de plomo son apreciadas por el «sonido» que se produce al chocar las copas. El sonido se consideraba mejor cuando había una gran cantidad de óxido de plomo en el material de fabricación del vidrio, como en las copas de vino británicas e irlandesas de los siglos al , con sus «ricas notas de campana de fa y sol sostenido». Los consumidores aún confían en esta propiedad para distinguir el vidrio de plomo de los vasos más baratos. Emil Deeg había publicado un estudio importante sobre el sonido resonante del cristal de plomo en 1958.
Dado que los iones de potasio están unidos más fuertemente en una matriz de sílice-plomo que en un vidrio de sosa-cálcica, el primero absorbe más energía al ser golpeado. Esto hace que el cristal de plomo oscile, produciendo así su sonido característico. El plomo también aumenta la solubilidad del estaño, el cobre y el antimonio, lo que lleva a su uso en esmaltes y vidriados de color. La baja viscosidad del vidrio fundido con plomo es la razón del contenido típicamente alto de óxido de plomo en las soldaduras de vidrio. thumb|Sala de fluoroscopia con espacio de control separado por vidrio blindado de plomo
La presencia de plomo se utiliza en vidrios que absorben radiación gamma y rayos X, y en blindaje contra la radiación como una forma de blindaje de plomo (por ejemplo, en tubos de rayos catódicos, reduciendo así la exposición del observador a rayos X blandos). En física de partículas, la combinación de la baja longitud de radiación, resultante de la alta densidad y de la presencia de núcleos pesados, con el alto índice de refracción que produce tanto una radiación Cherenkov pronunciada como la contención de la luz Cherenkov por reflexión interna total, hace del vidrio de plomo una de las herramientas más importantes para la detección de fotones mediante cascadas electromagnéticas.
El elevado radio iónico del ion Pb2+ lo hace altamente inmóvil en la retícula atómica y dificulta el movimiento de otros iones; por lo tanto, los vidrios de plomo tienen una alta resistencia eléctrica, aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que el vidrio de sosa-cálcica (108.5 contra 106.5 Ohm·cm, en corriente continua a 250 °C). El vidrio que contiene plomo se utiliza con frecuencia en luminarias y otros dispositivos de iluminación. UsoPbO (% en peso) Cristales para uso doméstico 18-38vidrios esmaltados 16-35 Vidrios ópticos de alta refracción 4-65 Protección contra radiaciones 2-28 Alta resistencia eléctrica 20-22 Soldadura y sellado de vidrios 56-77
Historia
El plomo puede introducirse en el vidrio como ingrediente de la masa fundida primaria o como una adición a un vidrio preformado sin plomo o frita. El óxido de plomo utilizado en el vidrio de plomo puede obtenerse de diversas fuentes. En Europa, la galena (sulfuro de plomo) era ampliamente accesible y podía fundirse para producir plomo metálico. El plomo metálico se calcinaba para formar óxido de plomo mediante tostado y raspado del litargirio. En la época medieval, el plomo metálico podía obtenerse mediante el reciclaje de yacimientos romanos abandonados y de tuberías, y también de los tejados de las iglesias. El plomo metálico era muy demandado para la copelación de plata, y el litargirio resultante podía ser utilizado directamente por los vidrieros. El plomo también se utilizaba para los vidriados cerámicos. Esta interdependencia de materiales sugiere una estrecha relación de trabajo entre alfareros, vidrieros y metalúrgicos.
Los vidrios con contenido de óxido de plomo aparecieron por primera vez en Mesopotamia, la cuna de la industria del vidrio. El ejemplo más antiguo conocido es un fragmento de vidrio azul de Nippur, datado en , que contiene 3,66 % de PbO. El vidrio se menciona en tablillas de arcilla del reinado de Asurbanipal (668-), y una receta para vidriado de plomo aparece en una tablilla babilónica de . Una pastilla de lacre rojo encontrada en el Palacio Quemado de Nimrud, de principios del , contiene un % de PbO. Estos bajos valores sugieren que el óxido de plomo puede no haber sido añadido conscientemente, y que ciertamente no se usó como agente fundente principal en los vidrios antiguos.
El vidrio de plomo también se encuentra en la China del período Han (-). Allí, se fundía para imitar el jade, tanto para objetos rituales como figuras grandes y pequeñas, así como para joyería y una gama limitada de vasijas. Dado que el vidrio aparece por primera vez en una fecha tan tardía en China, se cree que la tecnología fue introducida a lo largo de la Ruta de la Seda por vidrieros de Oriente Medio. Sin embargo, la diferencia fundamental en la composición entre el vidrio de sílice-natrón occidental y el singular vidrio de plomo chino podría indicar un desarrollo autónomo.
En la Europa medieval y de principios de la Edad Moderna, el vidrio de plomo se utilizaba como una base en los vidrios de colores, específicamente en teselas de mosaico, esmaltes, vidrieras y bisutería, donde se empleaba para imitar piedras preciosas. Se conservan varias fuentes textuales que describen el vidrio de plomo. A finales del y principios del , en la Schedula Diversarum Artium [Lista de diversos oficios], el autor conocido como Teófilo Presbítero describe su uso como imitación de gemas, y el título de un capítulo perdido de la obra menciona el uso del plomo en el vidrio. El seudónimo "Heraclius" del - detalla la fabricación del esmalte de plomo y su uso para la pintura de vidrieras en su De coloribus et artibus Romanorum [Sobre los colores y los oficios de los romanos]. En esta obra se refiere al vidrio de plomo como «vidrio judío», lo que quizás indique su transmisión a Europa. Un manuscrito conservado en la Biblioteca Marciana de Venecia describe el uso del óxido de plomo en esmaltes e incluye recetas para calcinar el plomo y formar el óxido. El vidrio de plomo era ideal para esmaltar vasijas y ventanas debido a su menor temperatura de trabajo que el vidrio del bosque del cuerpo.
Antonio Neri dedicó en 1612 el cuarto libro de su obra L'Arte Vetraria [El arte de la fabricación de vidrio], al vidrio de plomo. En este primer tratado sistemático sobre el vidrio, vuelve a referirse al uso del vidrio de plomo en esmaltes, cristalería y para la imitación de piedras preciosas. Christopher Merrett lo tradujo al inglés en 1662 (The Art of Glass), allanando el camino para la producción de vidrio de plomo inglés por George Ravenscroft.