Qu'est-ce qui rend le verre coloré?

Les diverses couleurs du verre sont toujours fascinantes. Des générations de verriers ont expérimenté quantités de substances à mélanger aux pâtes de verre, des successions de hasards et de recherches orientées ont donné naissance à toute une palette de nuances colorées. Un vitrail peut nous donner tout l'éventail de l'extrême variété des teintes.

        Mais d'abord, qu'est-ce que le verre?

Pour faire simple, c'est essentiellement de la silice, c'est à dire des assemblages de molécules SiO2. Ceci dit, la façon dont ces molécules s'assemblent peut conduire à des substances très différentes. Si l'arrangement est très régulier, notamment à structure tétraédrique (chaque atome de silicium est au centre d'un groupe de 4 oxygènes disposés en tétraèdres, qui sont des sortes de pyramides à 4 faces triangulaires, vous suivez toujours là?...), on a alors du Quartz. C'est un cristal. Ainsi, pour fabriquer du verre, il faut d'abord réussir à faire fondre du sable de quartz. Si on le refroidit lentement, des cristaux apparaissent, on refrabrique du Quartz solide. Mais si le refroidissement est rapide, le liquide peut être encore liquide en dessous de son point de solidification (c'est de la surfusion). Il prend alors une structure vitreuse, où tous les tétraèdres ne sont plus régulièrement attachés entre eux. Il n'y a plus trace de cristal, c'est un solide amorphe. Ainsi, même à température ambiante, le verre possède certaines propriétés d'un liquide, extrêmement visqueux... Selon certaines observations de vitraux médiévaux, leur partie inférieure est légèrement plus épaisse que le haut: le verre continuerait à couler... Mais il n'est pas impossible que cette différence d'épaisseur soit plus due au procédé de fabrication du verre de l'époque qu'à son réel écoulement. A voir, mais il semble bien que ces observations soient actuellement battues en brêche...

Si le verre ne contient vraiment que de la silice, il est transparent et incolore. Mais les sables servant de matière première sont rarement purs.   Ainsi, ils contiennent très souvent des oxydes de fer. La coloration est alors verte s'il s'agit d'ions Fe2+ (c'est alors de célèbre "vert bouteille"), et devient brune si ce sont des Fe3+. Certaines bouteilles sont bleues, elles contiennent alors des oxydes de Cobalt. Les fabricants "d'yeux de verre" (et oui, il en faut) utilisent de la Kryolite (un fluorure d'aluminium et de sodium) pour faire le blanc de l'oeil (opaque) et de l'or ou du Sélénium et du Cadmium pour les petits vaisseaux rouges. Il faut pouvoir être très réaliste... Songez aussi que les additifs peuvent modifier d'autres propriétés du verre: ainsi, le cristal est conçu par l'addition d'oxydes de plomb, qui lui confèrent ses qualités de transparence et d'éclat.

            Bien sûr, sans lumière, les verres n'auraient pas ces couleurs. Voici un exemple de comportement de la lumière traversant une bouteille.