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Vidro

O vidro é um material sólido amorfo (não cristalino). Os óculos são tipicamente frágeis e ótica transparentes. O tipo de vidro mais familiar, usado durante séculos em janelas e vasos de consumo, é o vidro de lima de soda, composto por cerca de 75% de sílica (SiO_2),com a adição de óxido de sódio (Na₂O) de cinzas de refrigerante, cal (CaO), e vários aditivos menores.

Propriedades óticas

O vidro está em uso generalizado em grande parte devido à produção de composições de vidro que são transparentes a comprimentos de onda visíveis de luz. Em contrapartida, os materiais policristalinas não transmitem, em geral, luz visível. Os cristais individuais podem ser transparentes, mas as suas facetas (limites dos cereais) refletem ou dispersam a luz, resultando numa reflexão difusa. O vidro não contém as subdivisões internas associadas aos limites dos grãos nos policristais, pelo que não dispersa a luz da mesma forma que um material policristalina. A superfície de um vidro é frequentemente lisa – durante a formação de vidro, as moléculas do líquido super-arrefecido não são forçadas a se livrar em geometrias de cristal rígidas. As moléculas podem seguir a tensão superficial, que impõe uma superfície microscópica lisa. Estas propriedades, que dão ao vidro a sua clareza, podem ser mantidas mesmo que o vidro seja parcialmente absorvente ou colorido.

O vidro tem a capacidade de refratar, refletir e transmitir luz de acordo com os princípios da ótica geométrica. O vidro comum tem um índice refrativo de 1,5. De acordo com as equações de Fresnel, a refletividade (a quantidade de luz que se reflete fora da interface de vidro de ar) de uma folha de vidro é de cerca de 4% por superfície (em incidência normal no ar). Isto significa que a quantidade de luz que é transmitida através de uma superfície de vidro (a transmissividade) é de 96%. A transmissividade de um elemento de vidro com duas superfícies é de cerca de 92%.

Glass também encontra aplicação em optoeletrónica para fibras óticas transmissíveis à luz.

Cor

A cor em vidro pode ser obtida adicionando iões carregados electricamente que são distribuídos homogéneamente, ou precipitando partículas dispersas finamente (como em copos fotocromáticos). O vidro normal de soda-lima aparece incolor a olho nu quando é fino, embora impurezas de óxido de ferro (II) de até 0,1 % em peso produzam uma tonalidade verde. Isto é visto em pedaços grossos ou com a ajuda de instrumentos científicos. O dióxido de manganésio pode ser adicionado em pequenas quantidades para remover a tonalidade verde dada pelo óxido de ferro II. As adições de FeO e Cr₂O₃ podem ser utilizadas para a produção de garrafas verdes. O enxofre, juntamente com sais de carbono e ferro, é usado para formar polsulfetos de ferro e produzir vidro âmbar que vai do amarelo ao quase preto. Um derretimento de vidro também pode adquirir uma cor âmbar a partir de uma atmosfera de combustão redutora.

Quando usado em vidro de arte ou vidro de estúdio, o vidro é colorido usando receitas bem guardadas que envolvem combinações específicas de óxidos de metal, temperaturas de fusão e tempos de “cozinhar”. A maioria dos vidros coloridos usados no mercado da arte é fabricado em volume por vendedores, embora existam alguns fabricantes de vidro com a capacidade de fazer a sua própria cor a partir de matérias-primas.

Quartzo

Quartzo é um mineral abundante na crosta continental da Terra. É composto por uma estrutura contínua de SiO₄silicon-oxigénio tetrahedra. Cada átomo de oxigénio é partilhado entre dois tetrahedra, dando uma fórmula geral de SiO₂. Existem muitas variedades diferentes de quartzo, várias das quais são pedras preciosas semi-preciosas.

Propriedades físicas

Devido à sua abundância e elevada estabilidade térmica e química, o quartzo é amplamente utilizado em muitas aplicações em larga escala – abrasivos, materiais de fundimento, cerâmica e cimentos. Os cristais de quartzo têm propriedades piezoelétricas. Piezoelectricity é a capacidade de desenvolver um potencial elétrico na aplicação do stress mecânico. Um uso precoce desta propriedade de cristais de quartzo foi em pickups fonógrafos, onde o movimento mecânico do estilete na ranhura gera uma tensão elétrica proporcional criando stress dentro de um cristal.

Hoje em dia, um oscilador de cristal é um uso piezoelétrico comum para quartzo: a frequência de vibração do cristal é usada para gerar um sinal elétrico de frequência muito precisa. Isto é utilizado em muitos dispositivos eletrônicos modernos (relógios, relógios, rádios, computadores, telemóveis) para acompanhar o tempo ou fornecer um sinal de relógio estável para circuitos digitais.

Cor

Quartzo puro, tradicionalmente chamado de cristal de rocha (às vezes chamado de quartzo claro), é incolor e transparente ou translúcido. As variedades de cor comum incluem citrina, quartzo rosa, ametista, quartzo fumado e quartzo leitoso.

As variedades criptocristalinas (cristais mal visíveis sob o microscópio) são translúcidas ou na sua maioria opacas, enquanto as variedades transparentes tendem a ser macrocristalinas (grandes cristais identificados à vista). Chalcedonia é uma forma criptocristallina de sílica composta por finos cruzamentos de quartzo e seu polimorfo monoclínico, moganite. Outras variedades de pedras preciosas opacas de quartzo – ou rochas mistas, incluindo quartzo – geralmente incluem bandas contrastantes ou padrões de cor. Estes incluem ágata, onyx, carneliana e jasper.