Plancher de verre

Depuis 1994, le Plancher de verre est une des attractions incontournables de la Tour CN. On a tiré profit de la solidité et de la transparence du verre pour créer une expérience extraordinaire, à 342 m du sol. Autour du monde, beaucoup d’immeubles ont installé leurs propres attractions, des « planchers transparents », mais c’est notre Plancher de verre qui a été le premier du genre. Ces attractions reposent sur les qualités originales du verre, mais qu’est-ce qui rend le verre, et donc le Plancher de verre, si solide?

Le verre est composé, du moins en partie, de dioxyde de silicium ou silice. Le quartz est naturellement présent dans le cristal de silice, et ses molécules ont une structure ordonnée qui se répète. 

Quartz

Il y a même des plantes et des animaux dont les squelettes et les structures de soutien se composent de silice. Cependant, le mot verre décrit une autre gamme de matériaux, qui ont tous des propriétés légèrement différentes. Le verre cristal est de la silice qui renferme environ 25 % d’oxyde de plomb, ce qui le rend très transparent et hautement élastique, une caractéristique à la source du « tintement » d’un verre à vin en cristal. Le verre d'aluminosilicates sert surtout à la fabrication de la fibre de verre, avec laquelle on fabrique les canots et le recouvrement des lames de bâton de hockey. Le verre sodocalcique ou verre à vitre est composé de silice, d’oxyde de sodium, de chaux et de magnésie, et sert aussi à la fabrication de bouteilles de boissons gazeuses, vases, bocaux de conserves et autres articles ménagers. Ce verre compose aussi notre Plancher de verre. 

Qu’est-ce qui rend le verre aussi solide? 

Le verre est une matière solide non-cristalline, et amorphe. Qu’est-ce que ça signifie? Cela signifie que les molécules ne se répètent pas de façon symétrique. Imaginez une toile d’araignée, mais avec des fils manquants. Par contraste, le quartz, la silice pure, est un cristal dont toutes les molécules s’alignent selon un motif symétrique qui se répète. Quand on chauffe le cristal de quartz, ses molécules hautement organisées deviennent énergisées et les liaisons entre les molécules se détendent. Une fois ce cristal refroidi, les liens de la silice se reforment, mais la structure du cristal disparaît, du moins sur de grandes proportions.

La composition du verre à vitre inclut plusieurs autres matières mêlées à la silice, ce qui présente un avantage de taille durant la fabrication. En effet, si l’on fabriquait une fenêtre avec de la silice pure, elle serait très résistante mais très difficile à fabriquer, surtout lorsqu’on pense à sa température de fusion. Pour former le verre, il faut le faire fondre. Le point de fusion de la silice est de 1600 degrés Celsius, ce qui est vraiment chaud!  Les autres composés du verre à vitre, comme la chaux, la magnésie et la soude, perturbent la structure des molécules de la silice, ce qui réduit son point de fusion à une température beaucoup plus facile à atteindre de 1000 degrés Celsius, en plus de le rendre malléable à juste au dessus de 560 degrés Celsius.

Les liens entre les molécules de la silice sont très résistants et leur structure interne, même si elle semble incohérente, est un énorme réseau de liens très résistants. C’est ce qui confère sa solidité au verre.

Si les liens sont tellement solides et multiples, pourquoi le verre est-il transparent? Pourquoi la lumière peut-elle franchir le verre, mais pas votre main ou le pilier de béton de la Tour CN? En fait, la lumière visible contient une quantité d’énergie inadéquate pour interagir avec les atomes de silicone. Cet atome est composé en majorité d’espace libre, et les électrons orbitent autour du noyau de l’atome, à des distances très spécifiques. Si la lumière réussit à toucher un électron en orbite, il suffit d’une quantité particulière d’énergie pour le faire bouger. En fait, la lumière visible a soit trop ou trop peu d’énergie pour faire bouger ou pour « exciter » les électrons de l’atome de la silicone. Les atomes de la silicone sont parfaitement capables d’absorber la lumière ultraviolette, mais pas la lumière visible, alors celle-ci peut la franchir.

La prochaine fois que vous êtes à la Tour, profitez du panorama et vérifiez la solidité du Plancher de verre. Il est cinq fois plus solide que la norme et pourrait supporter le poids de 35 orignaux ou de 3 ½ épaulards! 

Vrai ou faux : Avez-vous déjà entendu dire que le Plancher de verre peut fléchir ou varier pendant des périodes prolongées? On a dit que les très anciennes vitres de la renaissance, en Angleterre, s’étaient lentement déformées et qu’elles contenaient plus de verre à la base qu’au haut de la fenêtre.  Pourtant, certains des objets fabriqués avec du verre durant l’empire romain, ou des objets encore plus anciens, ne présentent aucune déformation. Il est possible qu’il s’agisse de formes différentes de verre, ou de formes qui proviennent de méthodes de fabrication du verre de la Renaissance. Le verre crown provient de la fabrication de grandes plaques de verre où l’on commençait par souffler une sphère, qu’on laissait ensuite s’aplatir et refroidir, pour enfin la réchauffer et la tourner sur une table. La force centrifuge des tours forçait le verre à s’étaler en forme de plaque circulaire. Le centre était plus épais, et lorsqu’on découpait un carré de cette portion de la plaque, la partie la plus épaisse était placée au bas de la fenêtre. La température devait atteindre plus de 500 degrés Celsius pour que le verre commence à se « répandre » et à adopter la forme voulue!

Vous voulez en savoir davantage? Jetez un coup d’œil aux liens qui suivent : 
(Veuillez prendre note que les renseignements figurant sur les sites internet suivants sont seulement offerts en anglais)

Comment ça fonctionne? – Qu'est-ce qui rend le verre transparent?
TED Ed – Pourquoi le verre est-il transparent?
Study.com – Matériaux opaques et transparents dans les ondes électromagnétiques
Université de Californie, Riverside - Le verre est-il liquide ou solide?
Encyclopédie Britannica – Verre en crown