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Diferencia entre vidrio y cristal: tipos y uso en cocina

Vidrio y cristal son dos palabras que utilizamos de forma coloquial para referirnos a materiales que desde un punto de vista científico son diferentes. Las ventanas de nuestra casa no son de cristal ni tenemos vasos, platos o botellas de cristal en nuestra cocina, todos estos objetos son de vidrio.

No es que utilicemos el idioma de forma errónea, pues incluso la RAE define cristal como «vidrio, especialmente de alta calidad», pero esta inexactitud coloquial genera confusiones sobre qué tenemos en nuestro hogar, cómo utilizarlo o cómo reciclarlo. En este artículo vamos a aprender exactamente qué es el cristal y qué es el vidrio, cuáles son sus principales diferencias, qué tipos de vidrio hay y los más habituales en cocina.

¿Qué es el cristal?

En física, química, mineralogía y ciencias afines, un cristal es un material sólido cuyos átomos o moléculas adoptan una estructura tridimensional ordenada y repetitiva, estructura que se conoce como estructura cristalina.

Cada unidad que se repite en la red se denomina celda unitaria. La simetría que presenta la celda unitaria determina el sistema cristalino o tipo de cristal (cúbico, tetragonal, trigonal, rómbico, etc).

Una misma sustancia puede cristalizar en sistemas diferentes dependiendo de las condiciones de presión y temperatura que se den durante la cristalización, propiedad denominada polimorfismo y que presentan la mayoría de minerales.

Por ejemplo, el cuarzo es un mineral formado por sílice (dióxido de siliceo, SiO2) que puede cristalizar en numerosos sistemas cristalinos. Los más estables y habituales son el cuarzo-α, que cristaliza en el sistema trigonal, y el cuarzo-β, que cristaliza en el sistema hexagonal. El cuarzo-α es estable hasta los 573 ºC y por encima de esta temperatura se forma cuarzo-β.

Debido a la estructura microscópica repetitiva, los cristales suelen mostrar formas macroscópicas características según el sistema cristalino interno. Un ejemplo claro es la pirita, que cristaliza en el sistema cúbico y sus cristales presentan caras planas con ángulos rectos, a veces incluso formando cubos perfectos.

No obstante, los cristales únicos o monocristales grandes no son muy habituales, ya que requieren condiciones muy específicas para crecer de forma ininterrumpida. La mayoría de sólidos inorgánicos, incluyendo rocas, metales, cerámica, etc, son en realidad materiales policristalinos formados por monocristales pequeños fusionados.

¿Qué es el vidrio?

El vidrio se define de forma general como un sólido de estructura amorfa. Al contrario que la estructura cristalina, la estructura amorfa no presenta ninguna simetría en la disposición de sus átomos y moléculas.

Anteriormente, vidrio y sólido amorfo se utilizaban como sinónimos, pero en la actualidad el vidrio se define de forma más exacta como un sólido amorfo que presenta transición vítrea, pues existen otros sólidos amorfos que no presentan esta propiedad.

Al ir subiendo la temperatura, algunos materiales se vuelven gomosos y flexibles, cada vez con menor densidad hasta que finalmente muestran características típicas de líquido, pero sin que haya un punto exacto en el que se produce el cambio de fase.

Este estado es el que se denomina transición vítrea y el rango de temperaturas en el que se produce se denomina temperatura de transición vítrea.

La transición inversa se denomina vitrificación y consiste en la solidificación del estado vítreo, lo que se consigue generalmente mediante el enfriamiento muy rápido del material cuando se encuentra en transición vítrea.

La sílice o dióxido de silicio, como vimos anteriormente, podía cristalizar en diferentes tipos de cuarzo, pero entre 1200 ºC (temperatura de transición vítrea) y 1713 ºC (temperatura de fusión) se produce la transición vítrea.

Si se enfría rápidamente sin permitir la cristalización, la sílice solidificará en estado amorfo y obtendremos la sílice vítrea, que es la base del vidrio común.

El vidrio es poco habitual en la naturaleza. Un ejemplo es la obsidiana, una roca volcánica formada por silicatos fundidos y expulsados en erupciones volcánicas con un enfriamiento rápido en el exterior.

Obsidiana - Diferencia entre vidrio y cristal
Obsidiana, material muy cortante e inspiración de la serie Juego de Tronos para crear el vidriagón.
Pirita en cubo - Diferencia entre vidrio y cristal
La pirita cristaliza en el sistema cúbico y sus cristales muestran esta forma típica.

Diferencias entre cristal y vidrio

Como hemos visto, cristal y vidrio son materiales sólidos que se diferencian en la estructura espacial que adoptan sus moléculas al solidificar. En el cristal se disponen de forma ordenada y repetitiva (estructura cristalina), mientras que en el vidrio se disponen de forma desordenada sin ningún ningún tipo de simetría (estructura amorfa).

Una misma sustancia puede adoptar las dos estructuras en función de las condiciones en la que solidifican, pero las propiedades fisicoquímicas del material resultante son muy diferentes:

  • En el cristal, debido a la disposición ordenada con una simetría y orientación concreta en el espacio, muchas propiedades son diferentes según la dirección en la que se apliquen. Esta característica se denomina anisotropía.
  • En el vidrio y sólidos amorfos, por el contrario, las propiedades son constantes en todas las direcciones, lo que se denomina isotropía.

Esto hace, por ejemplo, que algunos cristales minerales se puedan rayar en una dirección y no en otra, que sean exfoliables en una determinada dirección, etc.

También es responsable de propiedades más interesantes desde el punto de vista tecnológico. Por ejemplo, el cuarzo presenta piezoelectricidad (1) (conduce electricidad al aplicar presión) y piroelectricidad (conduce electricidad al aumentar la temperatura), lo que se aprovecha en relojes, circuitos electrónicos, procesadores informáticos, células fotovoltaicas y otras muchas aplicaciones.

El vidrio de sílice, por el contrario, no presenta ni piezoelectricidad ni piroelectricidad aunque la composición sea la misma que el cuarzo, pero presenta mayor resistencia química, térmica y mecánica.

La diferencia entre cristal, vidrio y sólidos amorfos también es muy importante en otros muchos campos. Por ejemplo, muchos fármacos son insolubles en su forma cristalina, por lo que se deben obtener siempre en su forma no-cristalina para que puedan ser absorbidos por el organismo.

Estructura cristalina del cuarzo-alfa y del vidrio de sílice - Diferencia entre vidrio y cristal
Diferencias entre vidrio y cristal: diferencia en la estructura cristalina del cuarzo-alfa (izquierda) y del vidrio de sílice (derecha).

Tipos de vidrio

Existen numerosas sustancias que presentan transición vítrea, y que por tanto pueden formar vidrios, incluyendo numerosos polímeros plásticos, siliconas y azúcares, pero el vidrio común al que normalmente nos referimos como «cristal» se fabrica a base de sílice junto a otros minerales y sustancias inorgánicas.

Más del 90% del vidrio utilizado está compuesto por silicatos y derivados, por lo que los diferentes tipos de vidrio se suelen clasificar en dos grandes categorías:

Olla de pyroceram Visions al fuego - Diferencia entre vidrio y cristal
Dependiendo de las sustancias que se añadan al sílice, el vidrio resultante presentará diferentes propiedades.

Vidrio silicato

El vidrio silicato, vidrio de silicato o vidrio silicatado tiene como base la sílice vítrea (dióxido de silicio, SiO2). Para obtenerla es necesario temperaturas muy altas (la temperatura de transición vítrea de la sílice es aproximadamente 1200 ºC), lo que hace que fabricar este tipo de vidrio sea relativamente difícil.

Para disminuir la temperatura de transición vítrea y mejorar algunas características, se utiliza sílice mezclada con otras sustancias, dando lugar a los diversos tipos de vidrios silicatos.

Vidrio de sosa-cal

El vidrio de sosa-cal, también llamado vidrio soda-limevidrio de silicato sódico o vidrio de arena y sosa, es el vidrio más común y habitual de todos representando hasta el 75% de la producción de vidrio a nivel mundial.

Se fabrica con arenas cuarzo-feldespáticas que aportan la sílice y se añade carbonato sódico (Na2CO3), formándose silicato sódico (Na2SiO3). Como el silicato sódico es soluble en agua, se también añade óxido de calcio (CaO) para aumentar la durabilidad.

También se suele añadir óxido de magnesio (MgO) y óxido de aluminio (Al2O3), siempre manteniendo un contenido mínimo en sílice del 74% en peso.

Las características del vidrio sosa-cal lo hacen idóneo para la mayoría de aplicaciones, como ventanas, bombillas, botellas, vasos, platos, mesas, etc.

La desventaja más notable de este tipo de vidrio es su alto coeficiente de expansión térmica, lo que hace que se rompa fácilmente al calentarse, especialmente si el calentamiento es brusco (shock térmico), y que no resista altas temperaturas.

Varios utensilios de laboratorio - Diferencia entre vidrio y cristal
La vidriería de laboratorio normalmente es refractaria para evitar accidentes.

Vidrio borosilicato

El vidrio borosilicato o vidrio borosilicatado es un vidrio de sílice con diferentes proporciones de trióxido de boro (B2O3), generalmente entre 5 y 13%, salvo en los vidrios alto borato que está entre 15 y 25%.

El vidrio borosilicato tiene alta inercia química y baja expansión térmica respecto al vidrio de silicato sódico, haciéndolo mucho más resistente al shock térmico y altas temperaturas. Puede resistir cambios bruscos de temperatura de hasta 165 ºC (2).

La resistencia química de la mayoría de vidrios de tipo borosilicato (3) se clasifica en la clase I (la más alta) en diferentes estándares internacionales, como la ISO 695 y la ISO 719.

Los vidrios alto borato no son tan resistentes a la corrosión química, pero tienen otras características, como la transmisión de luz ultravioleta o bajo punto de reblandecimiento, que lo hacen interesante para ciertas aplicaciones, sobre todo de laboratorio.

Algunas marcas comerciales de vidrio borosilicato son muy conocidas, como Trendglass, Kilner, PyrexDuran o Endural.

Vitrocerámica

La vitrocerámica es una combinación de fases vítreas y cristalinas, con la fase cristalina insertada en una matriz vítrea y distribuida de forma homogénea.

Ambas fases suelen ser la misma sustancia parcialmente cristalizada, generalmente junto a agentes nucleantes que facilitan el proceso de cristalización parcial.

El coeficiente de expansión térmica de la fase cristalina suele ser negativo, lo que contrarresta el mayor coeficiente de expansión térmica de la fase vítrea, y como resultado se obtiene un coeficiente de expansión térmica final cercano a cero.

Gracias a esto, la vitrocerámica es extremadamente resistente al shock térmico y puede soportar calentamientos rápidos y repetidos superiores a 1000 ºC.

La proporción de cada fase puede ser muy variable, entre el 30 y el 70%, y además de la resistencia térmica, es un material con cero porosidad, alta dureza, alta resistencia química y alta biocompatibilidad.

Al igual que el vidrio borosilicato, la resistencia química de la vitrocerámica se clasifica en la clase I (la más alta) en diferentes estándares internacionales.

Algunas marcas de las más conocidas de vitrocerámica para cocinar son Pyroceram (el menaje Visions es de Pyroceram), Eurokera o Ceran.

Tarro weck con carne de membrillo - Diferencia entre vidrio y cristal
Los tarros Weck se caracterizan por su versatilidad: se pueden utilizar para hornear, congelar, hacer conservas…

Otros vidrios silicatados

Existen otros muchos tipos de vidrio silicato con diferentes aditivos y propiedades.

Entre ellos tenemos el llamado vidrio de plomo, que contiene 18-40% de monóxido de plomo. El plomo disminuye el punto de fusión del silicato y favorece la solubilidad de pigmentos.

El vidrio de plomo fue muy utilizado en vajillas y cristalería por su aspecto más brillante, en la fabricación de esmaltes vítreos y otras aplicaciones, pero en la actualidad su uso está bastante restringido por lo riesgos para la salud y el medio ambiente (4), aunque se sigue utilizando en ciertas situaciones, por ejemplo en instalaciones de radiología.

El plomo en utensilios de vidrio dedicados a alimentación puede ceder plomo a los alimentos y bebidas en cantidades muy superiores a los límites permitidos, si bien no se utiliza apenas en la actualidad. Antes era muy utilizado para fabricar botellas, copas, decantadores de vino y cristalerías, por lo que todavía es relativamente fácil encontrarse con estos objetos.

El vidrio aluminosilicato contiene 5-10% de óxido de aluminio (Al2O3) y resiste mayores temperaturas que el vidrio borosilicato, pero tiene menor resistencia al shock térmico y es muy difícil de trabajar. Se utiliza principalmente en la fabricación de fibra de vidrio y plásticos reforzados.

Como ejemplo de otros aditivos podemos citar el lantano, utilizado en los cristales de gafas por su alto índice de refracción y baja dispersión de la luz, o la adición de hierro al vidrio para absorber el calor de la radiación infrarroja.

Por último nombrar el vidrio formado únicamente por sílice, más conocido como cuarzo fundido o sílice vítrea. Este vidrio sorta temperaturas hasta de 1400 ºC, pero su temperatura de fusión se sitúa entre 1650 y 1700 ºC, lo que hace muy difícil y costoso y fabricación. Una de sus aplicaciones más importante es ingeniería aeroespacial, por ejemplo en las ventanas de naves tripuladas.

Vidrio no-silicato

Además del vidrio de sílice, otras muchas sustancias inorgánicas y orgánicas presentan transición vítrea, incluyendo metales, aluminatos, fosfatos, acrilatos, polímeros plásticos, carbonatos y un largo etcétera.

Todos estos vidrios son más habituales de lo que en un principio podemos pensar. Muchos termoplásticos tan comunes como el acrílico o el polietileno tienen numerosas aplicaciones en su forma vítrea como alternativa más ligera que el vidrio silicato, aunque su durabilidad y resistencia es mucho menor.

Olla de pyroceram Visions al fuego
Cocinar con Visions es la forma más saludable de cocinar al tratarse de un material totalmente inocuo.

Tipos de vidrio para cocinar

De forma general, el vidrio es totalmente impermeable a líquidos y gases, tiene resistencia muy alta a la corrosión química, soporta altas temperaturas, es 100% reciclable, y hasta se puede fabricar con pigmentos para proteger alimentos fotosensibles, lo que le hace un material idóneo para la cocina. Su alta fragilidad y peso son sus principales desventajas.

El más común en la cocina es vidrio de soda-cal, utilizado en cristalería y vajillas. En menaje para cocinar que va a estar sometido a altas temperaturas, por ejemplo recipientes y puertas para horno, se utiliza vidrio borosilicato por su bajo coefeciente de expansión térmica.

El vidrio borosilicato más utilizado son variedades de un tipo concreto, el vidrio borosilicato 3.3, que se caracteriza por un contenido en sílice superior al 80% y de óxido de boro entre 12 y 13%, y diversas proporciones de otros óxidos inorgánicos como óxido de sodio, de calcio y de aluminio, pero siempre manteniendo un coeficiente de expansión térmica de 3.3 o menor, de ahí su nombre.

Cuando el vidrio va a estar sometido a un shock térmico extremo, como superficies y ollas para cocinar que están en contacto directo con la fuente de calor, la vitrocerámica ofrece mejor rendimiento por el coeficiente de expansión térmica neutro.

No obstante, muchas veces son más conocidas la marcas comerciales que el tipo de vidrio del que se trata. Por ejemplo, Pyrex es una marca comercial asociada con vidrio borosilicato, pero es poco conocido que bajo esa marca también se comercializan productos de vidrio sosa-cal termoendurecido (vidrio templado) en América y Asia.

Pyrex

El llamado cristal Pyrex puede referirse en realidad, no a una, sino a dos marcas comerciales:

  • La marca pyrex® (todo minúscula) es vidrio sosa-cal termoendurecido, también llamado vidrio templado. Es comercializado por Corelle Brands en América y Asia.
  • La marca PYREX® (todo mayúscula) es vidrio borosilicato 3.3. Es comercializado por International Cookware en Europa, Oriente Medio y África.

La marca Pyrex fue introducida por primera vez en 1915 por la empresa americana Corning Incorporated para un vidrio borosilicato desarrollado por ellos. Durante las décadas de 1930 y 1940 la empresa introdujo productos de vidrio templado bajo la misma marca.

En 1998 la empresa se dividió y la fabricación de Pyrex borosilicato, cuya licencia operaba una empresa europea (Newell Cookware Europe), también se dividió, hasta llegar a la actualidad en que la marca «pyrex» es vidrio templado de Cornelle Brands y «PYREX» es vidrio borosilicato de International Cookware.

Vidrio Jena, vidrio Schott y vidrio Duran

El vidrio borosilicato fue inventado por Otto Schott en 1893, fundador de lo que hoy es la empresa Schott AG, en la ciudad de Jena, Alemania. Posteriormente registró la marca y patente de fabricación bajo el nombre «Duran«.

Además de la marca Duran, Schott AG también comercializaba la marca de vidrio Jena (en alemán Jenaer Glas) para cocina y productos domésticos.

En la actualidad, la línea de borosilicato Duran para laboratorio y aplicaciones científicas es comercializada por DWK Life Sciences (antes Duran Group) y la línea doméstica por Trendglass JENA.

Tetera de vidrio Jena
El hervidor de Trendglas se puede calentar directamente en el fuego de gas, vitrocerámica o microondas.

Vitrelle

El vidrio Vitrelle es una marca de la empresa Corelle Brands y que consiste en tres láminas de vidrio sosa-cal termoendurecido.

El vidrio templado y laminado presenta una resistencia mecánica y térmica superior que el vidrio común y además es muy difícil de romper y cuando  se rompe lo hace en trozos no afiliados, lo que ofrece mayor seguridad (por este motivo el vidrio templado es uno de los vidrios de seguridad más utilizados).

Pyroceram

Pyroceram es la marca comercial de un tipo de vitrocerámica de Corelle Brands. Al ser vitrocerámica, su resistencia térmica es máxima, por lo que soporta el contacto directo con el fuego y temperaturas superiores a los 1000 ºC (5).

Con Pyroceram se fabrican ollas, cacerolas, cazos y otros utensilios para cocinar bajo marcas como  VisionsCorningWare.

El primer tipo de Pyroceram era blanco y opaco (6), fabricado con litioaluminosilicato magnésico, y es el que se sigue utilizando en CorningWare, mientras que Visions utiliza una versión clara y transparente fabricado con cuarzo-beta en la fase cristalina.

El tipo Pyroceram 9606 es clasificado por el NIST de Estados Unidos (National Institute of Standards and Technology) como un material de referencia certificado para medidas de conductividad térmica.

Vajilla y olla de Corelle
El menaje de Corelle Brands, Vitrelle y Visions, es duradero, resistente y totalmente inocuo.

Seguridad del vidrio para cocinar

El vidrio se considera un material inerte químicamente, por eso es idóneo para la fabricación de recipientes y contenedores, no solo para comida, sino también para la mayoría de productos químicos.

De forma general, el vidrio es resistente incluso a productos muy ácidos con un uso continuado y durante largos períodos de tiempo, siendo mayor en el vidrio borosilicato y vitrocerámica (resistencia química clase I).

Los utensilios de vidrio son seguros en cuanto a la ausencia de liberación de materiales tóxicos a los alimentos con que están en contacto. La única excepción son los utensilios de vidrio de plomo, utilizado en cristalerías de cristal fino, para dar más brillo al cristal. Ninguno de los productos de vidrio de Conasi contienen plomo.

Preguntas frecuentes sobre diferencias entre vidrio y cristal

¿Qué diferencia el cristal y el vidrio?

El cristal y el vidrio se diferencian en la estructura espacial que adoptan los elementos de un sólido. En la estructura cristalina los elementos se organizan en unidades simétricas y repetitivas, mientras que en el vidrio aparece la llamada estructura amorfa sin simetría ni orden aparente. Por ejemplo, el cuarzo es sílice cristalina y el vidrio común es sílice amorfa.

¿Cuántos tipos de vidrio existen?

Existe muchos tipos de vidrio que se clasifican en dos grandes grupos: los vidrios silicatos (derivados de la sílice) y los vidrios no-silicatos (otros minerales, polímeros plásticos, sustancias orgánicas, etc). Dentro del vidrio silicato los tipos más importantes son el vidrio sosa-cal, el vidrio borosilicato y la vitrocerámica.

¿Qué es vidrio borosilicato?

El vidrio borosilicato es un tipo de vidrio fabricado con sílice y trióxido de boro que aumenta la resistencia al estrés térmico respecto al vidrio de silicato sódico o vidrio común. Pyrex, Duran y vidrio Jena son marcas comerciales de vidrio borosilicato.

¿Qué es la vitrocerámica?

La vitrocerámica o vidrio-cerámica es un material vítreo parcialmente cristalizado. Se realiza una cristalización controlada para que queden núcleos de estructura cristalina dispersos de forma homogénea en una matriz de vidrio. La vitrocerámica aumenta considerablemente la resistencia al estrés térmico respecto al vidrio borosilicato.

¿Qué tipos de vidrio se utiliza para cocinar?

Para cocinar se utiliza vidrio borosilicato y no vidrio común por su mayor resistencia a la temperatura y al shock térmico, por ejemplo en bandejas para hornos. Para ollas, cacerolas, superficies de hornillas y similares se utiliza vitrocerámica, ya que van a estar en contacto directo con el fuego o fuente de calor. El vidrio silicato común se utiliza principalmente en vajillas y cristalerías.

¿Qué es el vidrio Pyrex?

El vidrio PYREX (todo en mayúscula) es una marca de vidrio borosilicato comercializado por International Cookware en Europa, Oriente Medio y África. El vidrio pyrex (todo en minúsculas) es una marca de vidrio templado de tipo sosa-cal comercializado por Corelle Brands en América y Asia.

¿Qué es el vidrio Jena?

El vidrio Jena es un vidrio borosilicato inicialmente desarrollado y comercializado por Schott AG y actualmente por Trendglass JENA. Tiene alta resistencia mecánica y térmica.

¿Qué es el vidrio Vitrelle?

El vidrio Vitrelle es un vidrio sosa-cal templado y laminado de Corelle Brands. Es muy resistente mecánicamente, aunque menos térmicamente, por lo que se utiliza principalmente en vajillas y cristalería.

¿Qué es el vidrio Pyroceram?

Pyroceram es un tipo de vitrocerámica de Corelle Brands utilizado en vajillas y baterías de cocina con la mayor resistencia térmica. Se utiliza en productos de varias líneas comerciales, como la línea de ollas y cacerolas Visions y la línea CorningWare.

¿El vidrio libera tóxicos al cocinar?

El vidrio silicato en general, pero sobre todo el borosilicato y vitrocerámica, que son los utilizados para cocinar, son materiales con una resistencia química muy alta y que no liberan elementos a los alimentos durante su uso.

Referencias

(1) Saigusa, Y. (2017) «Quartz-Based Piezoelectric Materials«, Advanced Piezoelectric Materials, pp. 197-233. doi: 10.1016/b978-0-08-102135-4.00005-9.

(2) The American Ceramic Society (2012). Hell’s kitchen: Thermal stress and glass cookware that shatters.

(3) SCHOTT AG (2020). Tubo de vidrio de alta resistencia química.

(4) Hynes, M. J., & Jonson, B. (1997). Lead, glass and the environmentChemical Society Reviews26(2), 133-146.

(5) Salmon, D. R., Brandt, R., & Tye, R. P. (2010). Pyroceram 9606, A certified ceramic reference material for high-temperature thermal transport properties: part 2—certification measurementsInternational Journal of Thermophysics31(2), 355-373.

(6) S. D. Stookey (1958). History of the Development of Pyroceram, Research Management, 1:3, 155-163, DOI: 10.1080/00345334.1958.11755484

(7) Flynn, D. R., Yen, J. H., Filliben, J. J., Zarr, R. R., & Hohlfeld, E. M. (2016). Thermal Properties of Pyroceram Code 9606.

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