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Agora vê-lo, agora já não vê. O vidro é um enigma. Já é difícil proteger-nos, mas destrói-se com uma facilidade incrível. É feito de areia opaca, mas é completamente transparente. E, talvez o mais surpreendente de tudo, comporta-se como um material sólido… mas também é uma espécie de líquido estranho disfarçado! Você pode encontrar vidro onde quer que você olhe: a maioria dos quartos em sua casa terá uma janela de vidro e, se não, talvez um espelho de vidro… ou uma lâmpada de vidro. O vidro é um dos materiais mais antigos e versáteis criados pelo homem. Vamos descobrir mais sobre isto.

O que é vidro?

Foto: O vidro pode ser usado para reciclar outros materiais. O vidro de urânio tem uma cor amarela-verde incomum e brilha na luz ultravioleta. Estas peças de vidro foram fabricadas com recurso a urânio residual da limpeza da fábrica de processamento de urânio Fernald, perto de Cincinnati, Ohio, EUA. A vitrificação (transformar um material em vidro) é uma forma de eliminar os resíduos nucleares com segurança. Imagem por cortesia do Departamento de Energia dos EUA.

Acredite ou não, o vidro é feito de areia líquida. Pode fazer vidro aquecendo areia comum (que é maioritariamente feita de dióxido de silício) até derreter e se transformar num líquido. Não vai encontrar isso acontecendo na sua praia local: a areia derrete a uma temperatura incrivelmente alta de 1700°C (3090°F).

Quando a areia derretida arrefece, não volta a ser a coisa amarela agrilhoado com que começaste: sofre uma transformação completa e ganha uma estrutura interior totalmente diferente. Mas não importa o quanto arrefeces a areia, nunca se transforma num sólido. Em vez disso, torna-se uma espécie de líquido congelado ou que materiais os cientistas chamam de sólido amorfo. É como um cruzamento entre um sólido e um líquido com alguma da ordem cristalina de um sólido e alguma da aleatoriedade molecular de um líquido.

O vidro é um material tão popular em nossas casas porque tem todo o tipo de propriedades realmente úteis. Além de ser transparente, é barato fazer, fácil de moldar quando é derretido, razoavelmente resistente ao calor quando é definido, quimicamente inerte (para que um frasco de vidro não reaja com as coisas que coloca dentro dele), e pode ser reciclado várias vezes.

Como é feito o vidro?

Arte: Produção de vidro simplificada: mistura e areia térmica e vidro reciclado com carbonato de cálcio e carbonato de sódio.

Quando cientistas americanos testaram um protótipo da bomba atómica no deserto do Novo México em 1945, a explosão transformou a areia na área imediata do impacto em vidro. Felizmente, há formas mais fáceis e menos extremas de fazer vidro – mas todas elas precisam de imensas quantidades de calor.

Numa fábrica de vidro comercial, a areia é misturada com vidro residual (de coleções de reciclagem), cinzas de refrigerante (carbonato de sódio) e calcário (carbonato de cálcio) e aquecida num forno. O refrigerante reduz o ponto de fusão da areia, o que ajuda a poupar energia durante o fabrico, mas tem uma desvantagem infeliz: produz uma espécie de vidro que se dissolve na água! O calcário é adicionado para impedir que isso aconteça. O produto final chama-se vidro de soda-lima-sílica. É o vidro comum que podemos ver ao nosso redor.

Foto: Vidro borossilicato, como este JARRO PYREX® (costas), pode suportar mudanças extremas de temperatura, ao contrário do vidro normal (frente), que se despedaça. O frasco de vidro comum na frente é um pouco mais fino e consideravelmente mais leve. Você também pode ver, muito claramente que o vidro borossilicato é uma cor ligeiramente azulada (como é o óxido de boro de onde é feito).

Uma vez que a areia é derretida, ou é derramada em moldes para fazer garrafas, copos e outros recipientes, ou “flutuado” (derramado em cima de uma grande cuba de metal de lata fundido) para fazer folhas perfeitamente planas de vidro para janelas. Recipientes de vidro incomuns ainda são feitos por vezes “soprando” eles. Um “gob” (caroço) de vidro derretido é enrolado em torno de um tubo aberto, que é lentamente rodado. O ar é soprado através da extremidade aberta do tubo, fazendo com que o vidro rebente como um balão. Com hábeis sopros e voltas, todos os tipos de formas incríveis podem ser feitas.

Os fabricantes de vidro usam um processo ligeiramente diferente dependendo do tipo de vidro que querem fazer. Normalmente, outros produtos químicos são adicionados para alterar a aparência ou as propriedades do vidro acabado. Por exemplo, os produtos químicos à base de ferro e crómio são adicionados à areia derretida para fazer vidro de cor verde. O vidro borossilicato à prova de forno (amplamente vendido sob a marca PYREX®) é feito adicionando óxido de boro à mistura fundida. A adição de óxido de chumbo faz com que um cristal fino possa ser cortado mais facilmente; altamente valorizado corte cristal de chumbo brilha com cor à medida que refrata (dobra) a luz que passa por ele. Alguns tipos especiais de vidro são feitos por um processo de fabrico diferente. O vidro à prova de bala é feito a partir de uma sandes ou laminado de várias camadas de vidro e plástico colados. O vidro endurecedo utilizado nos para-brisas do carro é feito arrefecendo o vidro fundido muito rapidamente para torná-lo muito mais difícil. O vidro manchado (colorido) é feito adicionando compostos metálicos ao vidro enquanto é derretido; metais diferentes dão aos segmentos separados de vidro as suas diferentes cores.

O vidro é sólido… ou um líquido?

Obra de arte: Top: Num sólido cristalino regular, os átomos são organizados de uma forma limpa e previsível. Em baixo: Num sólido amorfo, como o vidro, o arranjo é muito mais aleatório.

É uma pergunta muito interessante.

A resposta é ambos — e nenhum dos dois! Existem opiniões muito diferentes sobre como se referir a materiais como o vidro que parecem ser um pouco como líquidos em alguns aspetos e um pouco como sólidos em outros.

Nas escolas e nos livros, aprendemos que todos os sólidos têm uma estrutura fixa de átomos.

Na verdade, existem diferentes tipos de sólidos que têm estruturas muito diferentes e nem tudo o que descrevemos como “sólido” comporta-se exatamente da mesma forma. Pense num pedaço de ferro e num pedaço de borracha. Claramente são ambos sólidos, e no entanto a borracha é muito diferente do ferro. No interior, a borracha e o ferro têm os seus átomos (no caso do ferro) e as moléculas (no caso de

borracha) dispostos de formas totalmente diferentes. O ferro tem uma estrutura regular ou cristalina (como uma estrutura de escalada com átomos nos cantos), enquanto a borracha é um polímero (feito a partir de longas cadeias de moléculas vagamente conectadas entre si). Ou pensar na água. Como pode ter descoberto, a água é um sólido quase único porque se expande para começar quando congela. Em suma, nem tudo se encaixa perfeitamente nas nossas ideias de sólido, líquido e gás e nem todos os sólidos, líquidos e gases se comportam de uma forma agradável, limpa e fácil de explicar. As exceções são as coisas que tornam a ciência realmente interessante!

Sólidos amorfos

Vamos voltar ao vidro. Percorra um microscópio dentro de um vidro e encontrará as moléculas a partir das quais é feita, dispostas num padrão irregular. É por isso que o vidro é por vezes referido como um sólido amorfo (um sólido sem a estrutura cristalina regular que algo como um metal teria). Também pode ver vidro descrito como um “líquido super-arrefecido congelado”. Esta é outra forma de dizer “o vidro é um líquido que nunca se pôs”, que é a afirmação intrigante que às vezes se encontra nos livros de ciência. Podemos dizer que o vidro é um pouco como um líquido e um pouco como um sólido. Tem uma estrutura interna que está algures entre a estrutura de um líquido e um sólido, com alguma da ordem de um sólido e alguma da aleatoriedade de um líquido.

O vidro não é, de forma alguma, o único sólido amorfo. É possível fazer um tipo de água chamada gelo amorfo que pode ser descrito como entre sólido (água) e líquido (gelo). Fá-lo arrefecendo a água muito rapidamente. O gelo forma-se tão rápido que não tem tempo para construir a sua estrutura normal e cristalina. Então, o que obtém parece gelo, mas comporta-se de alguma forma como água líquida. Outras substâncias também podem ser transformadas em sólidos amorfos. As células solares são muitas vezes feitas de algo chamado silício amorfo.

Para que usamos vidro?

O vidro começa o dia com um brilho: um olhar para o seu relógio, um olhar através do esmalte ao sol ou à chuva, uma franja no espelho, uma canção do chuveiro, enquanto você se lava com água escorrendo quente dos painéis solares no telhado. Os copos embalam a mesa do café da manhã, que pode, por si só, ser feita de vidro fumado, e há garrafas e frascos de todas as formas e cores. Fazendo o pequeno-almoço na sua cozinha, você pode estar usando uma placa de vidro-cerâmica ou um micro-ondas com uma janela forrada a metal para manter as ondas dentro. Talvez estejas a ver croissants quentes pela porta do forno pyrex? (E isso é um bule de vidro?)

Quando verifica o seu e-mail ao pequeno-almoço (mau hábito), os dados da Internet de velocidade da luz fecham-se em sua casa através de fibras óticas, assim como a luz solar flui através das janelas refletoras de calor que o mantêm fresco. Você lê as palavras através do painel LCD de vidro do seu portátil ou do vidro de gorila endurecida do seu smartphone, ambos carregados por energia solar de painéis fotovoltaicos no telhado. As cabeças falantes estão a murmurar-te através do ecrã da TELEVISÃO no canto.

Depois partiste para o trabalho ou para a escola, num carro embrulhado em vidro, autocarro, comboio (talvez até helicóptero), encolhidos sob lâmpadas de baixa energia cobertas de vidro para os fazer durar. Se você estiver dirigindo, a autoestrada que você está rugindo pode ser feita de agregados e asfalto, incluindo vidro reciclado; mesmo as riscas brancas no meio usam pequenas contas de vidro para fazê-las brilhar nos faróis. Talvez deixes cair no banco ou nos correios a caminho, a sorrir para a caixa atrás da janela à prova de bala, enquanto fazes uma cópia rápida da tua carta de condução (que deixas descuidadamente na placa de vidro da fotocopiadora).

Foto: Vidro traz o exterior para dentro! Esta é a maravilhosa Capela Wayfarers em Rancho Palos Verdes, Califórnia, desenhada por Lloyd Wright (filho de Frank Lloyd Wright). Foto de The Jon B. Lovelace Collection of California Photographs in Carol M. Highsmith’s America Project, Library of Congress, Prints and Photographs Division.

Se é um edifício moderno, o seu escritório ou escola pode ser uma mini catedral de vidro; pensamos no vidro como frágil e frágil, mas endurecemo-lo da maneira certa e podemos fazer paredes, pisos, telhados e escadas a partir dele; lojas mostram seus produtos através de enormes painéis laminados, polidos à perfeição.

E isso é apenas uma pequena seleção das coisas que o vidro faz por nós. Há muitos mais lugares que você vai encontrá-lo escondendo, desde as lâmpadas nos termómetros e os recheios cermet nos dentes até os cascos de fibra de vidro dos barcos, a “lixa” que usamos para decorar (que muitas vezes é papel de vidro), e até os medidores de estirpe que nos avisam quando os edifícios estão a rachar. Claro, limpo, atraente, não reativo, barato, forte e eficaz. O que mais poderia querer? O vidro é um daqueles materiais mágicos que damos como garantido; em todo o lado e em lado nenhum — “invisivelmente transparente”, por isso nem reparamos que está lá!

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