Vidros - Química Inorganica

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Os materiais vítreos têm uma característica extremamente interessante: seja 
qual for a nossa necessidade, quase sempre temos a possibilidade de vir a utilizá-los nos 
mais diferentes contextos. Basta olharmos ao nosso redor para verificarmos quão 
grande é a sua onipresença. Certamente muitas vezes os vidros passam completamente 
desapercebidos, uma vez que, naturalmente, passaram a fazem parte da paisagem do 
nosso cotidiano. 
Definição de vidros 
Nas definições modernas de vidro identificamos o uso freqüente das expressões 
sólido não-cristalino, sólido amorfo, material vítreo. Tais expressões são usualmente 
utilizadas como sinônimas. Então podemos dizer que “um vidro é um sólido não-
cristalino, portanto, com ausência de simetria e periodicidade translacional, que exibe 
o fenômeno de transição vítrea, podendo ser obtido a partir de qualquer material 
inorgânico, orgânico ou metálico e formado através de qualquer técnica de preparação”. 
A produção de vidros 
Embora os vidros possam ser produzidos por uma grande variedade de métodos, 
a maioria continua sendo obtida pela fusão dos seus componentes, em elevadas 
temperaturas. Este procedimento sempre envolve a seleção de matérias-primas, cálculo 
das proporções relativas de cada componente, pesagem e mistura dos componentes 
para obtenção de um material de partida homogêneo. Durante o processo inicial de 
aquecimento, as matérias-primas passam por uma série de transformações físicas e 
químicas para produzir o fundido. A conversão deste em um líquido homogêneo pode 
requerer outros processamentos, incluindo a remoção de componentes não-fundidos, 
impurezas e bolhas e a agitação. Os materiais constituintes de um vidro podem ser 
divididos em cinco categorias: formador, fundente, agente modificador, agente de cor e 
agente de refino. 
Os agentes de cor são utilizados para conferir cor aos vidros. Os vidros coloridos 
são produzidos pela adição de compostos de metais de transição 3d ou de terras-raras 
4f. Contudo, a cor final obtida depende do estado de oxidação do metal, da sua 
concentração, da composição do vidro e do tratamento térmico ao qual foi submetido. 
Alguns dos óxidos normalmente utilizados para dar cor aos vidros são cobre (azul), 
crômio (verde), manganês (violeta) entre outros. 
 Após a obtenção do fundido como um líquido homogêneo, a produção de 
produtos comerciais requer a obtenção dos vidros em formatos específicos. Essa etapa 
do processamento é denominada moldagem do vidro, a qual pode ser feita por quatro 
métodos principais: sopro, prensagem, fundição e estiramento ou flutuação. 
Processo de resfriamento 
Os vidros convecionais são produzidos tradicionalmente através do método de 
fusão/resfriamento. Á medida em que ocorre o resfriamento, o arranjo estrutural 
interno do material fundido pode trilhar diferentes caminhos, de acordo com a taxa de 
resfriamento utilizada. 
Ao ser resfriado abaixo de sua temperatura de líquido, um fundido atravessa 
uma situação de equilíbrio termodinâmico incipiente, o qual pode ceder frente a 
pequenas perturbações podendo cristalizar-se. Durante o processo de cristalização, faz-
se necessário um certo tempo para que as pequenas unidades se orientem, até 
atingirem as posições adequadas para formar o cristal. É por isto que um resfriamento 
rápido faz com que as unidades percam a mobilidade antes de se ordenarem. Conforme 
a temperatura diminui, aproxima-se de uma condição em que a mobilidade, em nível 
atômico, dentro do líquido, torna-se bastante reduzida e os átomos fixam-se em suas 
posições. Tal fenômeno ocorre em uma faixa de temperaturas denominada transição 
vítrea. 
Quando um vidro é formado a partir de um fundido, o processo envolve a 
homogeneização dos componentes acima da temperatura de líquido, e o resfriamento 
abaixo da temperatura de transição vítrea. A velocidade de resfriamento deve ser 
suficientemente elevada para que não se forme uma quantidade significativa de cristais, 
uma vez que o vidro completamente não-cristalino é uma situação ideal. No outro 
extremo, temos o cristal ideal. A velocidade de resfriamento necessária depende das 
cinéticas de nucleação e crescimento. 
Aplicações do vidro 
Os vidros podem ser encontrados em janelas, lâmpadas, lustres, espelhos, vidros 
de relógios, objetos de decoração, utensílios de cozinha e diferentes tipos de 
recipientes. Podemos vê-los em toda a iluminação pública, vidros usados nos carros, 
portas e janelas dos bancos, vitrines das lojas e até edifícios, cuja maior parte de sua 
superfície externa é de vidro. 
Quando falamos de vidros e suas aplicações, merecem destaque especial os 
vidros de segurança, as vitrocerâmicas e as fibras ópticas. Dentre os vidros de segurança, 
salientamos o vidro laminado, o vidro à prova de bala e o vidro temperado. O vidro 
laminado é constituído como um verdadeiro “sanduíche”, tendo camadas alternadas de 
vidro plano e plástico. É usado normalmente em situações nas quais a quebra do vidro 
não pode dar origem a riscos de ferimentos graves. 
As vitrocerâmicas são materiais constituídos por uma fase vítrea e outra 
cristalina. No caso das vitrocerâmicas o crescimento cristalino controlado é 
deliberadamente estimulado nos vidros, visando à obtenção de materiais com 
propriedades especiais e bem definidas. Dentre tais propriedades, destaca-se o 
coeficiente de expansão térmica próximo de zero, o que lhe confere a capacidade de 
resistir a choques térmicos extremos. Objetos confeccionados com este tipo de vidro 
podem ser retirados de um freezer e colocados diretamente sobre uma chapa de 
aquecimento ou forno. 
As fibras ópticas são filamentos finos e flexíveis de vidro, com diâmetros da 
ordem de alguns centésimos de milímetros e que podem “conduzir” “guiar” a luz. Tal 
propriedade se verifica pelo fato de que o “núcleo” da fibra é constituído por um vidro 
com elevado índice de refração e, a “casca” é formada por um vidro de baixo índice de 
refração. A aplicação das fibras ópticas dá-se nos mais diferentes campos: 
telecomunicações; medicina de diagnóstico; microscopia e iluminação de precisão; 
detecção remota e sensoriamento; dentre outras. 
 
PARTE EXPERIMENTAL 
Materiais e Métodos 
A) Pesou-se 2,60g de Na2CO3 e 5,68g de NH4H2PO4 em um cadinho de porcelana e, com 
o auxilio de um almofariz, misturou-se os reagentes. 
B) Repetiu-se o mesmo procedimento descrito em A porém, as massas pesadas foram: 
1,30g de Na2CO3 e 5,68g de NH4H2PO4. 
Posteriormente, em ambos os procedimentos, adicionou-se uma ponta de espátula do 
dopante cobre, e com a ajuda do técnico colocou-se os cadinhos na mufla a 800°C 
durante 10 minutos. 
Resultados e Discussões 
 Após a realização das etapas descritas no item anterior, o técnico retirou o cadinho 
contendo o vidro fundido de dentro da mufla, ainda quente, e o mesmo foi vertido sobre uma 
placa de alumínio, formando o vidro. 
 Durante este processo, observou-se uma mudança de cor do vidro fundido ainda quente 
até sua formação final. A cor variou de vermelho brilhante (vidro fundido quente no momento em 
que foi vertido na placa) para verde escuro, característico da dopagem com cobre (vidro sólido 
frio). 
 A reação da preparação do vidro de fosfato encontra-se abaixo: 
2NH4H2PO4(s) + Na2CO3(s) → P2O5.Na2O(s) + 2NH3(g) + CO2(g) + 3H2O(g) [Adaptado de 
1] 
 De acordo com a reação, o fosfato de amônia dibásico se converte em pentóxido de 
fósforo e água e a amônia, os quais evaporam. O vidro formado é binário e tem como base 
estrutural um tetraedro constituído por um átomo de fósforo no centro, ligado por meio de 
ligações simples a quatro átomos de oxigênio localizados nos vértices. Nestes vidros predominam 
cadeias tridimensionaisinterconectadas que os levam a ser altamente higroscópicos, mostrando 
certa fragilidade em relação à durabilidade química. [2] 
 Durante o resfriamento do vidro observou-se que o que continha maior quantidade de 
Na2CO3 quebrou-se. Tal ocorrência pode ser devido ao fato de que os vidros de fosfato possuem 
característica de serem contraídos no interior e dilatados na superfície. Como o carbonato de sódio 
é muito solúvel em água e o vidro de fosfato produzido é higroscópico, este pode ter absorvido 
maior quantidade de água (umidade) que quando em contato com o material ainda quente fez o 
vidro quebrar. [3] 
 
 
 
 
Referências 
[1] SKOOG, Douglas A.; WEST, Donald M. Principles of instrumental analysis. 
Philadelphia: Saunders College, 1980. Página 316. 
 
[2] CASSANJES, F. C., POIRIER, G. Y., MARQUES, R. F. C., & FERRARI, J. L. Vidros 
fosfatos de metais de transição. (2014). 
 
[3] Atkins – Inorgânica – paginas 
639-640. (whats)