Colorazione del vetro e marcatura del colore

La colorazione del vetro e la marcatura del colore possono essere ottenute in diversi modi.

con l'aggiunta di ioni coloranti ,
mediante precipitazione di colloidi di dimensioni nanometriche (i cosiddetti vetri che colpiscono come "rubino d'oro" o "rubino selenio" rosso),
da inclusioni colorate (come nel bicchiere da latte e vetro affumicato)
mediante diffusione della luce (come nel vetro separato in fase)
con rivestimenti dicroici (vedi vetro dicroico), o
da rivestimenti colorati

Ioni coloranti

Il vetro ordinario di carbonato di sodio appare incolore ad occhio nudo quando è sottile, sebbene le impurità dell'ossido di ferro producano una tinta verde che può essere vista in pezzi spessi o con l'aiuto di strumenti scientifici. Ulteriori metalli e ossidi metallici possono essere aggiunti al vetro durante la sua fabbricazione per cambiarne il colore che può migliorare il suo aspetto estetico. Esempi di questi additivi sono elencati di seguito:

L'ossido di ferro (II) può essere aggiunto al vetro con conseguente vetro verde bluastro che viene spesso utilizzato nelle bottiglie di birra. Insieme al cromo conferisce un colore verde più ricco, utilizzato per le bottiglie di vino.
Lo zolfo, insieme al carbonio e ai sali di ferro, è usato per formare polisolfuri di ferro e produrre vetro ambrato che va dal giallastro al quasi nero. In vetri borosilicati ricchi di boro, lo zolfo conferisce un colore blu. Con il calcio produce un colore giallo intenso.
Il manganese può essere aggiunto in piccole quantità per rimuovere la tinta verde data dal ferro o in concentrazioni più elevate per dare al vetro un colore ametista. Il manganese è uno dei più antichi additivi per vetro e il vetro di manganese viola è stato utilizzato sin dai primi tempi della storia egizia.
Il biossido di manganese, che è nero, viene utilizzato per rimuovere il colore verde dal vetro; in un processo molto lento questo viene convertito in permanganato di sodio, un composto viola scuro. Nel New England alcune case costruite più di 300 anni fa hanno vetri che sono leggermente violacei a causa di questo cambiamento chimico; e tali vetri sono apprezzati come oggetti d'antiquariato. Questo processo è ampiamente confuso con la formazione del "vetro ametista del deserto", in cui il vetro esposto al sole del deserto con un'alta componente ultravioletta sviluppa una delicata tinta violetta. I dettagli del processo e la composizione del vetro variano e così anche i risultati, perché non è semplice ottenere o produrre campioni adeguatamente controllati.
Piccole concentrazioni di cobalto (da 0,025 a 0,1%) producono vetro blu. I migliori risultati si ottengono usando vetro contenente potassa. Piccole quantità possono essere utilizzate per la decolorazione.
Dal 2 al 3% di ossido di rame produce un colore turchese.
Il nichel, a seconda della concentrazione, produce vetro blu, viola o nero. Il cristallo al piombo con nichel aggiunto acquisisce un colore violaceo. Il nichel insieme a una piccola quantità di cobalto è stato utilizzato per la decolorazione del vetro al piombo.
Il cromo è un agente colorante molto potente, che produce verde scuro o in concentrazioni più elevate anche il colore nero. Insieme all'ossido di stagno e all'arsenico produce un vetro verde smeraldo. L'avventurina di cromo, in cui l'aventurescence è stata ottenuta dalla crescita di grandi lastre di ossido di cromo parallelo (III) durante il raffreddamento, è stata anche prodotta da vetro con ossido di cromo aggiunto in quantità superiore al limite di solubilità nel vetro.
Il cadmio insieme allo zolfo forma il solfuro di cadmio e provoca un colore giallo intenso, spesso utilizzato negli smalti. Tuttavia, il cadmio è tossico. Insieme al selenio e allo zolfo produce sfumature di rosso brillante e arancione.
L'aggiunta di titanio produce vetro bruno-giallastro. Il titanio, usato raramente da solo, è più spesso impiegato per intensificare e illuminare altri additivi coloranti.
L'uranio (dallo 0,1 al 2%) può essere aggiunto per dare al vetro un colore giallo o verde fluorescente.Il vetro uranio non è in genere abbastanza radioattivo da essere pericoloso, ma se frantumato in polvere, ad esempio lucidando con carta vetrata, e inalato, può essere cancerogeno. Se utilizzato con vetro al piombo con una percentuale molto elevata di piombo, produce un colore rosso intenso.
Didymium dà il colore verde (utilizzato nei filtri UV) o rosso lilla.

Occhiali sorprendenti

Il selenio, come il manganese, può essere utilizzato in piccole concentrazioni per decolorare il vetro o in concentrazioni più elevate per conferire un colore rossastro, causato dalle nanoparticelle di selenio disperse nel vetro. È un agente molto importante per realizzare vetri rosa e rossi. Se usato insieme al solfuro di cadmio, produce un colore rosso brillante noto come "Selenium Ruby".
Il rame metallico puro produce un vetro rosso scuro molto opaco, che a volte viene usato come sostituto dell'oro nella produzione di vetro color rubino.
L'oro metallico, in concentrazioni molto piccole (circa 0,001%, o 10 ppm), produce un ricco vetro color rubino ("Ruby Gold" o "Rubino Oro"), mentre concentrazioni più basse producono un rosso meno intenso, spesso commercializzato come "mirtillo rosso" ". Il colore è causato dalla dimensione e dalla dispersione delle particelle d'oro. Il vetro oro rubino è solitamente realizzato in vetro al piombo con aggiunta di stagno.
Composti d'argento come nitrato d'argento e alogenuri d'argento possono produrre una gamma di colori dal rosso arancio al giallo. Il modo in cui il vetro viene riscaldato e raffreddato può influenzare in modo significativo i colori prodotti da questi composti. Anche le lenti fotocromatiche e il vetro fotosensibile si basano sull'argento.

Inclusioni colorate

L'ossido di stagno con antimonio e ossidi di arsenico produce un vetro bianco opaco (vetro per il latte), usato per la prima volta a Venezia per produrre una porcellana imitazione. Allo stesso modo, alcuni bicchieri affumicati possono essere basati su inclusioni di colore scuro, ma con la colorazione ionica è anche possibile produrre colori scuri (vedi sopra).

Colore causato dalla dispersione

Il vetro contenente due o più fasi con diversi indici di rifrazione mostra una colorazione basata sull'effetto Tyndall e spiegata dalla teoria Mie, se le dimensioni delle fasi sono simili o più grandi della lunghezza d'onda della luce visibile. La luce diffusa è blu e viola come si vede nell'immagine, mentre la luce trasmessa è gialla e rossa.

Vetro dicroico

Il vetro dicroico ha uno o più rivestimenti nella gamma dei nanometri (ad esempio metalli, ossidi metallici o nitruri) che conferiscono al vetro proprietà ottiche dicroiche. Anche l'aspetto blu di alcuni parabrezza delle automobili è causato dal dicroismo.