Beira

eskuinera|thumb|250px|Beirazko edalontzia

**Beira** (**berina**, Iparraldean) naturan aurki daitekeen material ez-organiko gogorra, hauskorra, gardena eta amorfoa da; izan ere, gizakiak ekoitz dezakeen produktua ere bada.

Beste aldetik, material ez organiko hori material zeramiko amorfoen mota bat da. Beira artifiziala leihoak, leiarrak, botilak eta hainbat produktu fabrikatzeko erabiltzen da.

Beira ekoizteko erabiltzen diren lehengaiak 1500&nbsp;°C-tan hauek dira: silize harea (SiO2), sodio karbonatoa (Na2CO3) eta kaltzio karbonatoa (CaCO3).

Herrialde batzuetan, haren sinonimotzat erabiltzen da kristal terminoa; hala ere, ez da egokia, beira solido amorfoa baita (modu irregularrean antolatutako molekulak dauzka) eta ez solido kristalino bat (molekulak modu erregularrean ordenatuta daude).

Na2O eta SiO2 espezieen diagrama eutektikoan ikus daiteke nola beiran lehenengo espeziearen ehunekoa igo ahala materialaren fusio tenperatura jaisten den.

## Historia
Beira gizateriak erabiltzen duen materialik zaharrenetakoa da. Kristo aurreko 3000&nbsp;urte ingurutik erabiltzen da, batez ere elikagaiak biltegiratzeko eta kontserbatzeko. Sirian aurkitu zuten beira, natron-merkatariek —sosa sortzeko erabiltzen den minerala—, mineral hori urtu eta hondarrarekin nahastean, itxura distiratsuko materiala sortzen zela ikusi zutenean.

### Antzinaroa
[thumb|left|170px|[obsidiana historiaurrean zizelkatzen zen beira naturala da]]
Beira modu naturalean aurki daiteke obsidiana eran, eta, kristalik sortu gabe, silize-eduki handiko sumendi-laba berehala hozten denean gertatzen da. Obsidiana historiaurretik erabili da, batez ere objektu zorrotzak egiteko, bada, haustean, ertz zorrotzak eratzen baititu. Lehen zantzuak gaur egungo Kurdistanen aurkitu ziren, K.a.&nbsp;12.500&nbsp;inguruan.

Plinio Zaharrak (I. mendea) bere *Natur Historia*n kontatzen du beira Belus ibaiaren ertzean aurkitu zela, Fenizian, eta bertako harea, bere purutasun handiagatik eta silize eduki handiagatik, antzinate osoan erabili zela beira ekoizteko. Kondaira, ondoren, Georg Bauer alkimistak kontatu zuen *De re metallica* tratatuan:

thumb|Egiptoko XVIII.&nbsp;dinastiako kosmetika-hodia, K.a.&nbsp;1550–1295
Egia esan, gizakiak askoz lehenago ikasi zuen beira egiten, ziurrenik esmalte zeramikoekin edo galdaketa metalurgikoko hondakin-zepekin esperimentatuz. Lehen adibideak Egipton eta gaur egungo Libanoko kostaldean aurkitu dira, K.a.&nbsp;2500 ingurukoak, lepoko eta, batzuetan, ontzi eta lingote gisa. Uste denez, beiraren elaborazioa ekoizpen-eremuei erreserbatutako sekretua zen, eta beste eremu batzuetako artisauek, beren piezak egiteko, lingoteak erostera behartuta zeuden. Garai hartan egindako beira ez zen gardena, eta harribitxi itxura ematen saiatzen ziren. Egiptoko Aro Aurredinastikoko hilobietan, Naqada kulturan (K.a.&nbsp;3500-3200), faiantzaz egindako lepokoen aleak eta zeramika hondarrak aurkitzen dira maiz. Berez beira ez bada ere, faiantza kuartzoz aberatsa den zeramika mota bat da, akabera distiratsua duena, bere gainazala beiraztatzen delako.

Baliteke Asiako artisauek ezarri izana beiraren manufaktura Egipton, eta hortik etorri ziren lehen ontziak, Tutmosis&nbsp;III.aren erregealdian (K.a.&nbsp;1504-1450) ekoitziak. Beiraren fabrikazioa Egipton eta Mesopotamian K.a.&nbsp;1200.&nbsp;urtera arte loratu zen, eta, ondoren, ia erabat gelditu zen K.a.&nbsp;IX.&nbsp;mendera arte, ekoizpenari berriro ekin zitzaionean beira gardena sortzeko teknikak garatu ondoren. Egiptok beira argi bat sortu zuen, silize purua zuena eta elementu alkalino gisa natroia (sodio karbonato hidratatua: Na2CO3·10H2O)) erabiltzen zutena, metaketa mineraletatik erauzia, edo sodio karbonatoa, hainbat landare kiskalita lortzen dena, batez ere ur gazikaretan hazten direnak. Urdinez eta berdez koloreztatzen zuten. Garai helenistikoan, Egipto errege-gorteetako beirazko objektuen hornitzaile nagusi bihurtu zen. Garai horretan, fabrikazio-teknika berriak garatu ziren, hala nola moldeak erabiltzea erliebeak sortzeko eta *millefiori*a, non koloretako beirazko barra-zatiek bat egiten duten mosaikoen antzeko patroiak sortzeko.

Hala ere, puztutako beira Feniziako kostaldean aurkitu zen, K.a.&nbsp;I.&nbsp;mendean. Lehen, ontziak oso modu neketsuan egiten ziren: beira urtua kordoietan zabaltzen zen; molde gisa buztin eta hareazko erdigune baten gainean ezartzen zen, eta, hoztutakoan, moldea kendu, eta harriekin erabiltzen ziren leunketa-tekniken antzekoekin sortzen zen pieza.

thumb|Trivulzio kopa (K.o.&nbsp;IV.&nbsp;mendea) *diatreta* bat da, erromatar beiragintzaren gailurtzat hartzen den erliebe-ontzia.
Erromatarren garaian, beiraren manufaktura inperioan zehar zabaldu zen Erromatik Alemaniaraino. Beira gordinaren ekoizpena, sarritan, lan egiten zen lekuetatik landa egiten zen. Garai horretan, manganeso oxidoa gehituz beira argi zitekeela ikusi zen, eta kristaleria erromatarraren birziklatzea ere garatu zuten.​ Gaztelaniazko izena ere erromatarrengandik dator, bada, beiraren berezko kolorea berdea baitzen, *viride* edo *viridus* gisa ahoskatzen zena, eta hortik dator *viridio* edo *vidrio* izena. Aurrerapen horien ondorioz, I. mendetik aurrera, industria asko garatu zen, batez ere Alexandrian, eta beira aurreko garaietan baino produktu askoz ere eskuragarriagoa eta orokorragoa bihurtu zen.

Indian aurkitu den beirarik zaharrena bihi gorri bat da, K.a.&nbsp;XVIII.&nbsp;mendekoa eta Indus haraneko zibilizaziokoa. Geroagoko garaietako beira ere aurkitu izan da, baina kopuru nabarmenetan ez da aurkitzen K.a.&nbsp;III.&nbsp;mendekoa aurkitu arte, eta erabilera K.o.&nbsp;I.&nbsp;mendetik aurrera orokortu zen.

Antzinako Txinan, beira Udaberrien eta Udazkenen garaiaren inguruan iritsi zen erdialdeko Asiatik inportatutako piezen forman. Geroago, Erresuma Borrokalarien garaian, K.a.&nbsp;V.&nbsp;mendearen hasieran, badago beirazko bihien ekoizpenari buruzko ebidentzia arkeologikoa. Geroago, Han garaian (K.a.&nbsp;206-&nbsp;K.o.&nbsp;220), ekoizpena ugaldu egin zen, gero behera egin eta V.&nbsp;mende aldera berpizteko. Garai horretako beira txinatarraren osaera munduko gainerako herrialdeenaren oso bestelakoa da, bario oxidoz eta berunez egindako formulazioa baitu. Bario oxidoaren proportzioa %&nbsp;5-15ekoa da, eta, beirari, material horrek uhertasuna ematen ziola eta jadearen antza hartzen zuela espekulatu izan da. Beira bigarren mailako produktu gisa mantendu zen Txinaren historia osoan, portzelanaren eta beste material preziatuago batzuen oso atzetik.

## Erdi Aroa
Beirak, herrialde islamiarretan, Ekialde Hurbilean izan zuen goraldia, VIII.&nbsp;eta XIV.&nbsp;mendeen artean. Beira zizelkatzeko sasandar tradizio zaharrari jarraipena eman zioten artisau musulmanek, zeinak goi-erliebean dekoratutako ontziak egin baitzituzten, asko animalien motiboekin, kalitate handiko beira koloregabearekin eta gurpilean zizelkatutako diseinuekin. Suaren eta urre-koloreko esmalteztatzearen teknikek dekorazio-aukerak areagotu zituzten, eta Alepo eta Damaskoko beirazko artisauak nabarmendu ziren. Egiptotik dator zeramikan zein beiran efektu metaliko distiratsuak dituzten beirazko koloreen aurkikuntza. Meskitetako lanparak eta egunero erabiltzen diren beste ontzi batzuk islamaren irudi geometrikoekin margotu ziren. Haien formek eta dekorazioek eragina izan zuten mendebaldeko ondorengo ekoizpenean, Venezia eta Espainiakoak nabarmenduz.

Europako iparraldean eta Britainia Handian beirazko objektu erabilgarriak sortzen jarraitu zuten. Waldglas motako (alemanetik hartuta, *basoko beira*) beira arrunta Europan ekoizten jarraitu zen aro modernora arte. Hala ere, Erdi Aroan, material horren ekoizpen nagusia Mediterraneo aldeko Europako beirazko mosaikoak eta iparraldeko beirateak izan ziren. Mosaikoak beirazko teselekin egiten ziren, beirazko bloketatik mozten zirenak. VI.&nbsp;mendeko agirietan, elizetako beirateak aipatzen dira, nahiz eta kontserbatutako lehen aleak XI.&nbsp;mendekoak izan. Preziatuenak XIII.&nbsp;eta XIV.&nbsp;mendeetan egin ziren, batez ere Frantzian eta Ingalaterran. Beira koloreztatu edo jada koloreztatua laminatzen zen nahasteari metal-oxidoak gehituz, eta, ondoren, moztu egiten zen. Detaileak esmalte batez margotzen ziren kristalean. Piezak berunezko sare batez lotzen ziren, beruneztatze izenez ezagutzen zena.​ Beirateak egiteko artea gainbehera etorri zen Pizkundearen amaieran, baina XIX.&nbsp;mendean berriro berreskuratu zen.

## Aro Modernoa
#### Veneziako beira
thumb|Futxi gorabehera 1550&nbsp;eta 1650&nbsp;artean fabrikatutako Veneziako *cristallo*ko kristal-kopa
Ezagutzen den beira veneziarrik zaharrena XV.&nbsp;mendekoa da, nahiz eta Venezian X.&nbsp;mendetik egiten zen beira. Erdigunea Murano uhartean, veneziarrek Europako merkatua menderatu zuten 1700.&nbsp;urtera arte. Ekarpenik garrantzitsuena izan zen oso harikorra zen sodio beira gogor eta findua egitea. «Cristallo» izenez ezaguna, koloregabea zen, gardentasun handikoa, arroka-kristalaren oso antzekoa. Kristal koloreztatu eta opakuan ere egiten ziren. XVI. mendearen amaieran, ontziak arinagoak eta delikatuagoak egin ziren. Oso imitatua izango zen beirazko filigrana mota bat garatu zuten. Oinarria zen beira zuri opakuzko izpiak kristal garden baten barruan txertatzea, zeinak parpaila baten efektua ematen baitzion.

Muranon ere estilo desberdin asko sortu ziren kristalezko lanparetarako, nahiz eta Frantziako Nevers-eko faktoria izan XVII. mendean ospe handiena hartu zuena. Diamantean grabatze-praktika, XVII. mendeko herbeheretar artisauen teknika, diseinu landuak egiten zituen.

Europako beira-fabrikatzaileak veneziarren teknikak eta dekorazioak kopiatzen saiatu ziren. Informazioa Antonio Neriren *L’Arte Vetraria* (Beiraren artea) (1612) liburuarekin zabaldu zen, baita beira-putzegile veneziarrengatik ere; izan ere, nahiz eta lege batek debekatu beira-artisauei Veneziatik alde egitea eta beren artearen sekretuak zabaltzea, asko Europako beste herrialde batzuetan kokatu ziren. Herrialde bakoitzak bere imitazioak garatu zituen. Italiarren eragina gainbehera etorri zen XVII. mendean, Alemanian eta Ingalaterran beira ekoizteko metodo berriak sortu zirenean.

## Beira egoera 
thumb|

# irudia: solido kristalinoa.

Betidanik materia hiru egoeratan aurkitu da: solidoa, likidoa eta gaseosoa. XX. mendean, bereziki, barne egituraren hainbat azterketaren bidez, materia beste egoera batzuetan aurki daitekeela aztertu da. Adibidez, mesomorfo egitura (solido eta likido arteko egoera), plasma egoera (tenperatura oso altuetan dauden gas ionizatuak) eta beira egoera, besteak beste.

Beira egoeran dauden objektuek solido itxura dute, gogortasun eta zurruntasun pixka batekin, eta, kanpo esfortzu moderatuen aurrean, modu elastikoan deformatzen dira. Hala ere, likidoak gisa, optikoki isotropoak dira; hau da, erradiazio ikusgaiaren espektro elektromagnetikoren alde handienean, gardenak dira. X izpien difrakzioaren bidez egitura aztertzean, likidoek dituzten zehaztugabeko difrakzio banda antzekoak azaltzen ditu beirak. Berotzean, biskositatea pixkanaka jaisten doa beiraren deformazio erraza egin arte, likidoetan gertatzen den gisa. Baina fusio puntu argirik ez du azaltzen; beraz, egoera solidotik likidora, ez dago trantsizio puntualik, jarraitua baizik.

Aztertu diren propietate guztiak kontuan izanik, ikertzaileek ez dute beira egoera egoera era desberdinean hartu, baizik eta solido itxura duen biskositate altuko likido gisa. Hipotesi horrek adierazten du beira egoera metaegonkorra dela eta oreka egoera lortzeko, hau da, solidoa kristalinoa lortzeko, partikulen aktibazio energia nahikoa beharrezkoa dela.
thumb|2. irudia: solido amorfoa.
Beira egoeran dauden objektuek ez dute barne ordenamendurik aurkezten, solido kristalinoetan gertatzen den bezala

Beira egoera aurkez dezaketen substantziak ez organikoak edo organikoak dira, hala nola:
* Elementu kimikoak: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au
* Oxidoak: SiO2, B2O3, P2O5 eta haien konbinazioak
* Konposatuak: As2S3, GeSe2, P2S3, BeF2, PbCl2, AgI, Ca(NO3)2
* Silikonak (erdi-organiko moduan kontsideratzen diren substantziak)
* Polimero organikoak: glikolak, azukreak, poliamidak, poliestirenoak edo polietilenoak, etab

## Beiraren propietateak 
Beiraren propietateak naturaren, lehengaien eta lortutako konposizio kimikoaren araberakoak dira. Beiran, konposizio kimikoa adierazten da giro tenperaturan parte hartzen duten elementu kimiko bakoitzaren oxido egonkorren pisuen ehunekoen bidez. Gehien erabiltzen diren silikato sodikoen konposizioak hurrengo taulan agertzen diren mugen barnean daude (1. taula)

Ikerketa asko, gehienbat XX. mendearen lehen zatian, beiraren barne egituraren eta propietateen arteko erlazioa ezarri nahi zuten. Ikerketa horien ondorioz, elementu kimikoen eta propietateen arteko erlazioak lortu dira kontuan izanda ikerketak enpirikoak direla. Bitxikeria gisa, modu molar edo atomikoan azaldutako konposizioak ez dira hain fidagarriak. Bigarren taulan, beiraren propietateak kalkulatzeko koefizienteak agertzen dira.

●    (1): Dentsitatea kuartzo urtuan baino pixka bat altuagoa da (2,5 2,2 g/cm³-ren aurka)

●    (2): Dilatazio termiko linealaren koefizientea ingurune tenperaturan altuagoa da beiran silize urtuan baino (20 aldiz gehiago),  eta, horren eraginez, silikato sodikoko beiraz egindako objektuak ez dira hain erresistenteak talka termikoaren aurrean.

●    (3): Errefrakzio indizea altuagoa da kuartzozko beirarena baino, eta, gainera, gehigarrien erabilpenarekin igo daiteke.

●    (4): Trakzioarekiko erresistentzia azalaren egoerarekiko menpekoa da; hortaz, ez da oso fidagarria, eta kuantifikatzeko zaila da

●    (5): Eraso kimiko edo fisikoaren aurkako erresistentzia konposizioa kimikoaren berezkoa da. Hala ere, beira mota guztietan, erresistentzia altua da. Erresistentzia neurtzeko hainbat proba egiten dira, hala nola DIN 12116, DIN 52322, DIN 12111, etab.
thumb|3. irudia: tenperatura eta biskositatearen arteko erlazioa.
Beira moldeatzeko biskositatea eta tenperatura kontuan izan behar dira. Hirugarren iIrudian, biskositatea eta tenperatura erlazionatzen duen grafikoa ageri da, biskositatea logaritmo gisa adieraziz. Beira moldagarria izateko, 1000 eta 5000 poise dira beharrezkoak. Silizearen kasuan, tenperatura 2600&nbsp;°C baino handiagoa da, baina, beira arrunten kasuan, 1200&nbsp;°C nahikoa da.

Zonalde ikusgaiean, silikato sodikoen argiarekiko xurgapena trantsizio elementuen (Ni, Fe, etab.) menpekoa da. Hala ere, ultramorean eta infragorrian, beira opako balitz bezala jokatzen du. Argiaren xurgapena barne egituren araberakoa da. Si-O egituraren kasuan, fotoien absortzioa baxua da, baita uhin luzera txikietan ere. Baina hori ez da gertatzen egitura horri beste elementu batzuk (Na, Mg, Ca, etab.) gehitzean, uhin luzera txikietan (200 nm baino txikiagoak) eta infragorrian (700 nm baino handiagoak) gertatzen den absortzioetan eragina dutelako. Beiran trantsizio elementuak daudenean, erradiazio ikusgaiean absortzio selektiboak gertatzen dira, eta horrek kolore desberdinetako beirak egotea baimentzen du.

## Beira mota nagusiak 
### Beira-silizea 
SiO2 formula kimikoa duen silizioaren oxidoari, silize deritzo: forma polimorfo batzuen menpe egoera solido kristalino gisa aurki daiteke. Ezagunenak kuartzoa, kristobalita eta tridimita dira.

Kuartzoa abiadura motelean berotzen denean, haren egitura polimorfikoa aldatuz doa kuartzoaren fusio puntura (1723&nbsp;°C) heldu arte. Tenperatura horretan, biskositate altuko likido koloregabea lortzen da; izan ere, haren tenplaketa (abiadura arinean hoztu) eginez, kuartzoaren beira lor daiteke. Azken material horren propietateak askotarikoak direnez, aplikazio anitz ditu; hala nola ikerkuntzan eta industrian.

#### Propietateak 
●    Kuartzoaren beira oso erresistentea izaten da produktu kimikoen aurrean; horregatik, oso erabilia da laborategiko materiala egiteko. Beste aldetik, kontuan hartzen da 800&nbsp;°C-tik gora material horrek gatz alkalinoekin erreakzionatzen duela.

●    Nahiz eta inguruko tenperaturan dentsitate nahiko altua izan (2.2 g/ml), bere dilatazio koefizientea oso baxua da (5.1*10-7K-1). Horrek eragiten duena da tenperatura aldaketa bortitzak pairatuz gero ez apurtzea.

●    Haren errefrakzio indizea, erradiazio elektromagnetiko ikusgaiean, 1.4589-koa da. Izan ere, oso material egokia da instrumentazio optikoa egiteko.

●    Elektrizitatearen eroale txarra denez, oso isolatzaile ona da.

●    Material gardena da argi ikusgaiaren aurrean; ondorioz, material egokia da lanparak eta erradiazio elektromagnetikoaren sortzaileak diren instrumentu desberdinak ekoizteko.

#### Desabantailak 
●    Kuartzoaren beira ekoizteko, tenperatura oso altuak behar dira: horren ondorioz, ez da prozesu erraza. Horregatik, kuartzo-beiraren ekoizpena prozesu industrial mugatua eta garestia da.

●    Beira-kuartzoa lortzeko, solido kristalino purua erabili behar da lehengaitzat, eta horren ondorioz lortzen den produktuaren balio ekonomikoa handitzen da.

●    Beira-kuartzoaren trakzioarekiko erresistentzia jaisten da egituraren akatsen ondorioz, nahiz eta oso txikiak izan.

●    Giro-tenperaturan, beira-kuartzoak deformazio elastikoa jasan dezake, baina ia deformazio plastikorik ez. Horren ondorioz, material oso hauskorra da.

### Sodio silikatoa 
Sodioaren gatz arruntenak 900&nbsp;°C-tik behera izaten dituzte fusio puntuak.

Kuartzoa berotzen denean (T>800&nbsp;°C) sodioaren gatz batekin (Na2CO3), honako erreakzio totala ematen da:

SiO2 (s) + Na2CO3 (s) → Na2SiO3 (s) + CO2 (g) ΔH=-5.12 kcal/mol

Erreakzioaren entalpiari erreparatuz, ikus daiteke erreakzioa arinki exotermikoa dela; ondorioz, lehenengo sodio silikatoa ekoiztu daiteke modu arin batean; izan ere, produktu horren fusio puntua 1087&nbsp;°C-koa izaten da.

Termodinamikari dagokionez, bi substantzia desberdin nahasten direnean eta haien fusio puntuak desberdinak direnean, *liquidus* *puntua* sortzen da bi substantzia horien artean. Horrela, ekoitzi den sodio silikatoaren eta silizearen arteko nahasteak SiO2 eta silikatoak ematen ditu egoera likidoan, eta, gehienez, 1200&nbsp;°C-tan. Produktu horri, *sodio silikatoa* deritzo: beira itxura  du, eta material kolorgea eta hauskorra da; deformatzeko, 900&nbsp;°C-1220&nbsp;°C tarteko tenperaturak dira beharrezkoak, lehenengoa SiO2 osagaian gehienbat puruak direnentzat eta bigarrena osagai horretan puruak ez direnentzat. Uretan nahiko disolbagarriak direnez eta beira silizearekin konparatuz harikorragoak direnez, ezin daitezke beira-silizearen aplikazio beretan erabil.

Material horren aplikazio nagusiak:

-      Kola zeramikoa

-      Uraren xurgatzailea

-      Neumatikoak

### Sodio silikatoaren beira 
Beira silizearen propietate antzekoak tenperatura baxuetan lortu nahian, sodio silikatoa beste konposatu batzuekin aleatu egiten da. Horrela, erresistentzia mekanikoa hobetzen da, eta,  inguruko tenperaturan, material inertea bilakatzen da konposatu kimikoen aurrean (ura adibidez).

Aleazio hori egiteko erabiltzen diren konposatu nagusiak alkalinoterreoak izaten dira, gehienbat, magnesioa, barioa edo kaltzioa.

Sodio silikatoaren beira ekoizteko, 1450&nbsp;°C-1600&nbsp;°C tarteko tenperaturak erabiltzen dira; izan ere, gehien ekoizten den sodio silikatoaren beira *ohiko beira* izenaz ezagutzen da.

## Erreferentziak 
thumb|281x281px|Egunero etxean edo kalean erabiltzen ditugun 10 material (ekai) arruntak aztertzen dira liburuan (2022)

## Bibliografia 
* *Ekaiak badu garrantzia. Gizakiok eginiko mundua moldatu duten material zoragarrien istorio bitxiak*. M. Miodownik. Itzultzailea: J. R. Etxebarria. UEU - CIC Nanogune 2022 (250 or.). **Beirari** buruzkoa da 7. kapitulua: "*Ikusezina*"

## Ikus, gainera 
* Leiar
* Beirate

## Kanpo estekak