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1.Introdução. 
Quartzo nome originário da palavra alemão “quarz,” que significa origem incerta. Sob 
condições ambientais, o α-quartzo é o polimorfo termodinamicamente mais estável do SiO2. 
Em 573°C, o α-quartzo é transformado no β-quartzo, geralmente similar na estrutura mas com 
menor distorção. Esta transformação térmica preserva a atividade ótica do quartzo. O quartzo 
aquecido à 867°C conduz à transformação do β-quartzo em β-tridimita, envolvendo a quebra 
de ligações Si−O para permitir que o tetraedros do oxigênio rearranje-se em uma estrutura 
hexagonal mais simples, mais aberta e de mais baixa densidade. 
A transformação do quartzo-tridimita envolve um processo com elevada energia ativação e 
isso conduz à perda da atividade ótica do quartzo. O aquecimento do β-tridimita a 1470°C dá 
origem à β-cristobalita que se assemelha à estrutura do diamante com átomos do silício nas 
posições do carbono do diamante e um do átomo de oxigênio entre cada par de átomos de 
silicio. Com aquecimento adicional a cristobalita funde em 1723°C. A silica fundida é facilmente 
transformado em silica vítrea por resfriamento lento, resultando na perda de ordem de longo 
alcance mas retendo uma ordem em curto alcance na rede de tetraedros de sílica. 
No resfriamento a seqüencia da transformação é diferente; a tridimita e a cristobalita não são 
reconvertidas em quartzo sob as condições normais; entretanto estão sujeitas a uma rápida 
transformação para tridimita γ e cristobalita β respectivamente. 
Sílica Vítrea. 
A sílica cristalina apresenta ordem em seu arranjo tetraédrico, entretanto a sílica vítrea tem 
um alto grau de aleatoriedade. As comparações destas redes indicam que ambas têm a 
unidade tetraédrica básica, o mesmo ângulo de ligação O−Si−O (109.5°), uma relação de O/Si 
igual a dois. Uma ordem de curto alcance é encontrada tanto na sílica vítrea como na silica 
cristalina, como mostrado esquematicamente no fig. 1. 
 
Três parâmetros caracterizam a estrutura da sílica vitrea em escala atômica- o primeiro é o 
ângulo de ligação entre os tetraedros adjacentes, o ângulo de rotação entre os tetraedros 
adjacente, e os anéis dos oxigênios. Cada um destes parâmetros tem um valor constante na 
sílica cristalina, mas varia em escala larga na sílica vitrea. O ângulo predominante de Si−O−Si 
no quartzo e na cristobalita é 143.61° e 148°, respectivamente, e para o tridimita é 180° Na 
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silica vitrea, entretanto, ele varia entre 120° e um 180°. O ângulo de rotação entre os 
tetraedros é 0° ou 60° para a sílica cristalina; na sílica vítrea ou simplesmente vidro, este 
ângulo de rotação é aleatório. 
 
Figura 2- Difração de raio-X da sílica vítrea, da sílica cristalina(cristobalita) e de um gel de sílica. 
 
 
2- Definição de vidro. 
Segundo o senso atual o termo vidro é usado para designar um produto inorgânico resultante 
da fusão e posterior resfriamento de forma a atingir um estado rígido sem cristalizar. 
Outras maneiras de definir vidro: 
• Vidro é um liquido super resfriado. 
• Vidro é um material sólido que não apresenta em sua estrutura a longa distancia. 
• Vidro é um líquido que perdeu sua capacidade de fluir. 
A fusão não é a única maneira de produzir vidro. Existem outras técnicas, por exemplo, 
condensação de vapores, conversão de cristais ao estado amorfo por meios mecânicos ou por 
irradiação de nêutrons, desidratação e sinterização de géis, etc. Alguns autores designam os 
produtos destas técnicas como amorfos, usam o termo vidro apenas para os produtos obtidos 
pelo resfriamento de um fundido. Ambos são sólidos não cristalinos. 
Existe uma relação estreita entre o estado vítreo, o estado sólido e o estado líquido. O gráfico 
da figura 3 mostra a variação do volume com a temperatura para uma substancia que pode 
existir nos três estados 
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Examinando o gráfico (V X T) da figura 3 verificamos que: 
• Quando o líquido é resfriado, ele contrai rápido e continuamente, com os átomos 
desenvolvendo arranjos de empacotamento. 
• Ao alcançar a temperatura Tf o líquido estável tanto pode sofrer uma cristalização ou 
se transformar em um líquido super-resfriado. No caso de cristalização o gráfico 
mostra a ocorrência de uma contração abrupta, na temperatura Tf, que continua em 
uma menor taxa até que os arranjos se completem. 
• No sentido contrário, ou seja, partindo do sólido, com o aumento da temperatura, até 
Tf, o volume aumenta com o aumento de temperatura e que enquanto o cristal funde 
a temperatura permanece constante (todo calor fornecido é consumido na fusão) e 
mais, após a fusão total, o volume continua a aumentar com a temperatura. 
• No caso do líquido super resfriado, sua ocorrência é possível se não houver núcleos de 
cristalização. Note que com a diminuição da temperatura, a curva muda de inclinação 
e fica igual à curva do cristal. A faixa de temperatura que isso ocorre é chamada Tg ( 
temperatura de transformação ou temperatura de transição vítrea). Abaixo desta 
faixa, não há mais liquido e sim vidro. 
• O gráfico mostra também que o volume do vidro é maior que o do cristal que o 
originou nesta mesma temperatura, indicando que no vidro a estrutura é mais aberta. 
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3. Característica do vidro. 
Vidro é um sólido amorfo, geralmente formado pela solidificação de um material fundido sem 
cristalização. 
O vidro pertence a um estado particular da matéria conhecido como estado vítreo que é 
caracterizado por: 
- ausência de estrutura cristalinas, as substancias neste estado são amorfas. 
-ponto de fusão não definido. 
- não desvia a luz polarizada quando é por ela atravessado. 
- não é estável em altas temperaturas; se for mantido por longo tempo em temperaturas 
acima do seu ponto de amolecimento, pode cristalizar, este fenômeno é chamado 
devitrificação. 
- mau condutor de calor e de eletricidade. 
É o forte aumento na viscosidade que diminui o crescimento dos cristais ou impede a 
formação de unidades cristalinas definidas. 
Na temperatura ambiente a viscosidade de um vidro comercial com Tg de 500°C é de 1020 
dPas e fluxo viscoso indetectável de forma que pode ser considerado como um sólido elástico. 
 
Composição dos vidros 
Existem inúmeras substanciam orgânicas e inorgânicas que podem formar vidro quando 
resfriadas a partir do estado líquido em condições que não permitam a formação de uma 
estrutura regular. Alguns dos formadores de vidro inorgânicos são listados a seguir: 
Elementos: S, Se, Te, P 
Óxidos: B2O3, SiO2, GeO2, P2O5, As2O5,etc. 
Boratos e Silicatos: Na2B4O7, Na2Si2O5,etc. 
Outros compostos: BeF2, AlF3, ZnCl2, KHSO4, sulfetos, selenetos, e teluretos de alguns 
elementos, misturas de alguns nitratos, carbonatos. 
Em 1932 Zachariasen propôs um conjunto de regras para que composto formasse vidro: 
• Conter uma alta proporção de cátions com tamanho suficiente para serem 
rodeados por quatro átomos de oxigênio. Ou seja, os cátions devem ser 
capazes de formar uma rede. 
• Os poliedros assim formados são unidos apenas por seus vértices. Isto significa 
dizer que a rede apresenta uma estrutura aberta. 
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• O oxigênio deve estar ligado a apenas dois cátions e não formar ligações 
adicionais com outros cátions. A rede formada deve ser contínua. 
Sua análise foi baseada nas seguintes considerações: 
• A força das ligações interatomicas nos vidros e cristais devem ser similares 
dado a similaridade entre os módulos de elasticidade destes dois tipos de 
sólidos; 
• Como os cristais o vidro consiste de uma extensa rede tridimensional. 
Os óxidos cujos elementos atendem a condição 1 são chamados formadores de rede ou vidro-
formadores. Estes tipos de cátionsformam com o oxigênio ligações de caráter 50% iônica. São 
formadores: B2O3, P2O5, As2O3, GeO2 e outros. Há formadores não óxidos: As2S3, BeF2, ZnCl2. 
O segundo grupo de óxidos é aquele cujos cátions apresentam tamanho maior (maior número 
de coordenação) e podem ser rodeados por mais de quatro átomos de oxigênio, não podem 
formar vidro sozinhos, mas seus cátions podem substituir parcialmente os cátions formadores. 
Estes óxidos são conhecidos como modificadores. Óxidos de sódio, potássio, lítio, cálcio, 
magnésio, bários e outros, são óxidos modificadores. Sozinhos estes óxidos formam cadeias 
regularmente repetidas, formando cristais. 
Finalmente, os cátions que não podem formar vidros sozinhos, mas quando fundidos com os 
vidro-formadores adquirem o número de coordenação destes e atuam como formadores de 
rede são os intermediários. O Al2O3 é um exemplo. 
A teoria acima citada é considerada apenas quanto à facilidade de formar vidro. Qualquer 
composto ou mistura que forma vidro durante o resfriamento do líquido em velocidade 
moderada é considerado um bom formador de vidro. Líquidos que necessitem serem 
resfriados usando taxas de resfriamento extremas para formar vidros são considerados não 
formadores de vidro. 
Mais tarde por volta da década 50 do século passado, Stanworth sugeriu que os critérios 
primários para a formação de vidro a partir de óxidos metálicos seriam: 
• O cátion apresentar valência maior ou igual a 3. 
• A tendência para formar vidro aumenta com a diminuição do tamanho do cátion. 
• A eletronegatividade do cátion deve estar entre 1,5 e 2,1. 
Os dois elementos formadores mais conhecidos, o Si e o B, obedecem estes critérios: 2,04 e 
1,9 são as suas eletronegatividades respectivamente. Suas valências, +4 e +3, estão de acordo 
com o primeiro critério. E seus cátions são relativamente pequenos, 0,2 e 0,39 Å. 
Enquanto o sódio, possui eletronegatividade fora dos limites destes critérios e de acordo com 
os princípios de Zachariasen não é um formador, assim como Co e Fe ( 0,65 e 0,67 Å). 
Basicamente, Zachariasen notou que os cristais de silicato que formam vidros facilmente em 
vez de recristalizar, após fusão e resfriamento, formam uma rede ao invés de estruturas 
fechadas. Estas redes consistem em tetraedros ligados em todos os quatro cantos, tal como 
nos cristais correspondentes, mas as redes não são periódicas e simétricas como cristais. Estas 
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redes estendem em todas as três dimensões, de tal modo que o comportamento médio em 
todas as direções é o mesmo, isto é, as propriedades dos vidros são isotrópicas. Zachariasen 
sustenta que a habilidade para formar tais redes fornece assim a condição final para a 
formação de vidro. Ele então generalizou esta observação ao afirmar que o número de átomos 
de oxigênio circundantes os cátions da rede deve ser pequena, especificamente 3 ou 4. 
Zachariasen afirma claramente que esta exigência é empírica e é baseada unicamente sobre a 
falta de conhecimento de qualquer vidro em que o número de coordenação do cátion na rede 
não é nem três, nem quatro. A formação de uma rede em que os cátions estão localizados tão 
distantes quanto possível requer ainda que os poliedros de oxigênio sejam ligados apenas nos 
vértices e não compartilhem qualquer aresta ou face. Finalmente, ele afirma que a rede só 
pode ser tridimensional se, pelo menos, três vértices de cada um dos poliedros de oxigênio for 
compartilhada. 
Os pensamentos de Zachariasen podem ser mais bem resumidos pela afirmação que a 
formação do vidro de óxidos pode ocorrer se (1) o material contiver uma elevada proporção de 
cátions rodeados por triângulos ou tetraedros de oxigênio, (2), se estes poliedros de oxigênio 
estiverem ligados apenas pelos seus vértices, e (3) se estes átomos de oxigénio estiverem 
ligados a apenas dois desses cátions e sem formar ligações adicionais com outros cátions. 
Segundo o item 1 a elevada quantidade de cátions garante a formação de uma estrutura 
contínua, o item 2 garante a estrutura aberta e o item 3 é a garantia da existência de ligações 
suficientes para unir os poliedros de oxigênio em uma estrutura de rede contínua. 
Várias outras teorias de formação de vidro estão baseadas na natureza das ligações no 
material. Smekal, por exemplo, propõe que os vidros são formados apenas a partir de fundidos 
que contêm ligações intermediárias entre o caráter puramente covalente e o puramente 
iônico. Uma vez que ligações puramente iônicas não possuem quaisquer características 
direcionais, materiais altamente iônicos não formam estruturas de rede. Por outro lado, as 
ligações altamente covalentes costumam forçar ângulos das ligações definidas com nitidez, 
evitando a formação de uma rede não-periódica. Substâncias formadoras de vidro, assim, 
podem pertencer às duas categorias, tanto de compostos inorgânicos, contendo ligações que 
são parcialmente iônicas e parcialmente covalentes, ou de compostos orgânicos que formam 
estruturas de cadeias, com as ligações covalentes dentro das cadeias e ligações de van der 
Waals entre as cadeias. 
Stanworth tentou quantificar o conceito de ligação mista com o uso do modelo de caráter 
parcialmente iônico de Pauling. Ele classificou os óxidos em três grupos com base na 
eletronegatividade do cation. Uma vez que o ânion é o oxigênio em todos os casos, esta 
abordagem é efetivamente idêntico ao agrupamento de carácter iónico fracionário do vínculo 
cátion- ânion. Cátions que formam ligações com o oxigênio com um caráter iônico fracionário 
perto de 50% devem atuar como formadores de rede (grupo I), e produzir bons vidros. Os 
cations com eletronegatividades ligeiramente inferiores (grupo II), que formam ligações iônicas 
com um pouco mais de oxigênio, não podem formar vidros por si só, mas podem substituir 
parcialmente os cations do primeiro grupo. Uma vez que estes íons se comportam de um 
modo intermediário entre os cátions que formam vidros e aqueles que não formam vidros, são 
conhecidos como intermediários. Finalmente, cátions que têm eletronegatividades muito 
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baixa (grupo III) e, portanto, formam ligações iônicas com muitos átomos de oxigênio, nunca 
agem como formadores de rede. Uma vez que estes ions só servem para modificar a estrutura 
da rede criada pela rede de formação de óxidos, são denominados modificadores. 
A força da ligação, também tem sido utilizada como um critério para a previsão de facilidade 
de formação de vidro. Sun argumentou que ligações fortes evitam a reorganização da 
estrutura fundida em estrutura cristalina durante o resfriamento e, assim, promovem a 
formação de vidro. Neste caso particular, uma força de ligação foi definida como a energia 
necessária para dissociar um óxido em seus átomos componentes no estado gasoso. Uma vez 
que os valores experimentais para essa energia incluem contribuições de todas as ligações 
cátion-ânion, a força de uma única ligação é determinada dividindo-se a energia de dissociação 
pelo número de ligações cátion-ânion na unidade de coordenação, por exemplo, quatro para 
um íon de silício tetraedricamente coordenado. A utilização deste critério produz resultados 
semelhantes aos de Stanworth, com grupos de rede formadores, intermediária, e 
modificadores. Embora este modelo produza resultados que são compatíveis com as 
observações empíricas, ele não acrescenta qualquer conhecimento específico para o processo 
de formação de vidro. 
Finalmente, Rawson sugere que Sun descarte a importância da temperatura no seu modelo. 
Ele sugere que as altas temperaturas de fusão significa que uma energia considerável está 
disponível para rompimento das ligações, enquanto baixas temperaturas de fusão significa que 
menos energia está disponível. Daí decorre queum material com fortes ligações, e baixa 
temperatura de fusão será muito melhor que um formador de vidro, com uma força de ligação 
semelhante, mas com uma temperatura de fusão muito mais elevada. 
As teorias acima discutidas consideram apenas a relativa facilidade de formação de vidro. 
Qualquer composto ou uma mistura que forma um vidro no resfriamento do fundido a uma 
taxa de resfriamento moderada é considerado um "bom" formador, enquanto os materiais 
que necessitam de uma velocidade de resfriamento mais rápida, a fim de formar um vidro são 
considerados formadores "pobres". Fundidos que não podem ser resfriados de modo a formar 
vidro sem usar taxas de resfriamento extremas são considerados não formadores. 
As teorias mais recentes sobre a formação de vidro têm reconsiderado os critérios para a 
definição de uma substância como formadora. Reconhece-se agora que praticamente qualquer 
material irá formar um vidro, se resfriado tão rapidamente que o tempo proporcionado é 
insuficiente para permitir a reorganização da estrutura para o arranjo periódico exigido pela 
cristalização. Daí resulta que a questão não é se um material irá formar um vidro, mas sim o 
quão rápido ele deve ser resfriado para evitar a cristalização. 
Em geral, os formadores de rede ou vidro-formadores são óxidos ácidos, os modificadores são 
básicos e os intermediários são anfóteros. 
Os óxidos mais comumente encontrados na composição dos vidros estão na tabela 1. 
 
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 Tabela 1- Classificação dos óxidos comumente encontrados na composição dos vidros. 
Os óxidos também participam como estabilizadores, fluxos ou fundentes e como acessórios. 
Os fundentes são usados para rebaixar a temperatura de fusão da mistura das matérias-
primas. Os estabilizadores são adicionados para garantir a resistência química dos vidros 
formados com os óxidos fundentes. Os óxidos acessórios são usados em funções específicas tal 
como as de dar cor. A tabela 2 mostra exemplos de alguns óxidos usados na coloração dos 
vidros. 
 Tabela2-Óxidos e suas cores. 
 
Ou, como os óxidos de arsênio e o óxido de antimônio usado para facilitar a eliminação de 
bolhas. Selenetos, sulfetos, fluoretos são também usados para colorir vidros. 
 
Com algumas exceções, os vidros inorgânicos não são compostos estequiométricos, mas 
sistemas complexos com proporções variáveis dos componentes suplementados por 
substancias que sozinhas não formariam vidro. 
4. Principais tipos de vidro. 
Os principais sistemas inorgânicos formadores de vidro são: 
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Vidro de sílica vítrea ( Vitreous sílica) (SiO2). 
Vidro de silicatos alcalinos(nSiO2. mR2O) 
Vidros silicatos sódicos (SiO2. CaO. Na2O) 
Vidros de Silicatos diversos ( SiO2. MgO. BaO. PbO. ZnO etc..) 
V. Boratos ( B2O3) 
V.Borosilicatos (SiO2. B2O3) 
V. Aluminosilicatos (SiO2..Al2O3) 
V. Fosfatados(P2 O5). Etc... 
 
A tabela 3 e 4 mostram composições de alguns tipos de vidro 
Tabela 3- Composição de alguns vidros comerciais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 4 – Composição de vidros que não contém SiO2 
 
 
A tabela 5 lista as composições típicas de alguns dos tipos de vidro comerciais mais comuns e 
seus pontos de amolecimento (softening points). Na maioria deles predomina o Si e o O. A 
alumina aparece algumas vezes como formador (network formers) e outras vezes como 
modificador (network modifiers); o aluminio pode substituir o Si e assim se tornar parte da 
rede ou pode se tornar um separador de oxigenio (nonbrinding oxygens) e assim agir como 
modificador. 
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 E glass – tipo de fibra de vidro que difere pelo teor de álcalis e utilização. As fibras usadas 
como isolantes elétricos não devem apresentar teor de óxidos alcalinos (de Na e de K) muito 
acima de 1%. Enquanto as fibras de vidro utilizadas para reforço, apresentam até 20% de 
álcalis. 
 
4.1-Cálculo da massa. 
O cálculo da massa de uma composição pode ser muito simples ou muito complexa, 
dependendo da complexidade da composição e da matéria prima usada para preparar a 
mistura. 
Para fazer o cálculo seguimos o mesmo procedimento: 
a) Multiplicar a fração molar de cada componente por seu peso molecular 
b) Somar a contribuição de cada componente, obtida no passo anterior, para determinar 
o peso molecular do vidro. 
c) Calcule a fração em peso de cada componente dividindo a contribuição de cada 
componente pelo peso molecular do vidro. 
d) Multiplicar a fração em peso de cada componente pela massa de vidro a ser produzida 
 
 Exemplo1 : Determinar a massa de cada componente a ser usada para produzir 100g de um 
vidro com a seguinte composição: 65CaO-35Al2O3 
Peso molecular dos componentes: CaO = 56,08 g/mol Al2O3= 101,96 g/mol 
a) 0,65 X 56,08 = 36,45 0,35 X 101,96 = 35,68 
b) Peso molecular do vidro = 36,45 + 35,68 = 72,14 g/mol 
c) Fração em peso de cada componente: 
 CaO : 36,45/72,14 =0,505 
 Al2O3: 35,68/72,14 = 0,495 
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d) Para 100 gramas de vidro : CaO = 0,505 x 100 = 50,5 g 
 Al2O3= 0,495 x 100 = 49,5 g. 
Calcule o peso da matéria prima usada sabendo-se que foram utilizadas aragonita (CaCO3) e 
alumina (Al2O3). Consulte a tabela com os fatores gravimétricos. 
Exemplo 2: 
 
Composição do vidro: 20Na20-80Si02, 
 
Peso Molecular dos componentes ( g /mol): 
Na2O = 61.98 
Si02 = 60.09 
 
Peso Molecular do vidro: (0.20 x 61.98) + (0.80 x 60.09) = 60.47 g /mol 
 
Fração em peso de cada componente: 
Na2O = (0.20 x 61.98) / 60.47 = 0.205 
SiO2 = (0.80 x 60.09)/ 60.47 = 0.795 
 
Para 100 gramas de vidro: Na2O = 0.205 x 100 = 20.5 g 
 SiO2 = 0.795 x 100 = 79.5 g 
O oxido de sódio não é estável, por isso devemos adicioná-lo na forma de Na2CO3 que por 
decomposição produz Na2O. Para calcular a quantidade de Na2CO3 é necessário multiplicar a 
quantidade determinada de Na2O (20.5) g pelo fator gravimétrico de Na2CO3(1.71), ou seja, 
para cada grama de Na2O são necessária s 1,71g de Na2CO3. Assim: 
Na2CO3 = 20,5 X 1,71 = 35,05 g 
 
Exemplo 3 
Composição do vidro 20Na20-5Al203-75Si02 
Peso Molecular dos componentes (em g /mol): Na2O = 61.98 Si02 = 60.09 Al2O3 = 101,96 
Peso Molecular do vidro: (0.20 x 61.98) + (0.05 x 101.96) + (0.75 x 60.09) = 62.5 
Fração em peso de cada componente 
Na2O = (0.20 x 61.98) - 62.56 = 0.198 
Al2O3 = (0.05 x 101.96) - 62.56 = 0.0815 
Si02= (0.75 x 60.09) - 62.56 = 0.720 
 
Para cada 100 gramas de vidro: Na2O = 0.198 x 100 = 19.8 g 
Al2O3 = 0.0815 x 100 = 8.15 g 
Si02 = 0.720 x 100 = 72.0 g 
Se a matéria prima fonte de alumina for o feldspato albita (Na2O-Al2O3-6SiO2)deveremos 
obter também soda e sílica. Estas quantidades geradas devem ser subtraídas da massa de 
Na2O e SiO2. 
Usando o fator gravimétrico da albita contido na tabela 1: 
Albita = 8,15 x 5,14 = 41,89 g. 
 
Essa quantidade de albita fornece : 
41,89/8,46 de Na2O = 4,95 g de soda e 
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41.89/1,45 de SiO2 = 28,89 g de sílica 
Subtraindo estas quantidades das quantidades requeridas, constatamos que será necessário 
adicionar : 
Si02= 72 – 28,89 = 43,11g 
Na2O = 19,8 -4,95 = 14,85g o que equivale a (1,71 x 14,85) g de Na2CO3 . 
As massas finais serão: 
25.39 g de Na2C03. 
41.89 g de albita. 
43.1 1 g de areia. 
 
 
 
 
5-Estrutura do vidro. 
Há várias regras sobre as estruturas dos vidros, algumas foram estabelecidas antes do 
surgimento da técnicade difração de raios-X. 
1ª regra: a unidade estrutural dos silicatos é o tetraedro regular de SiO4, no qual um átomo de 
silício é coordenado por quatro átomos de oxigênio, veja figura 4. 
 
2ª regra: os óxidos dos elementos eletropositivos, tais como sódio, potássio e cálcio, entram 
na estrutura dos silicatos como íons e se instalam no espaço entre os tetraedros, veja figura 5 
 
 
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3ª Regra: Cada oxigênio deve se ligar a dois tetraedros, formando uma estrutura rígida e o 
modo pelo qual essas estruturas tetraédricas se juntam, depende do número relativo de 
silícios e oxigênios. No SiO2 só existem dois oxigênios para cada silício e por isso cada oxigênio 
deve se ligar a dois tetraedros e assim formar uma estrutura rígida. Com a presença de mais 
oxigênios (de outros óxidos) alguns destes átomos farão parte de um só tetraedro – são os 
oxigênios não ligados- resultando em uma estrutura menos rígida. 
4ª Regra: Dois tetraedros jamais compartilham mais de que um átomo de oxigênio, ou seja, os 
tetraedros sempre serão ligados pelos vértices, nunca por uma face ou por uma aresta. 
 
 
 
6- Principais propriedades. 
A natureza não cristalina dos vidros proporciona-lhe certas características únicas quando 
comparado com os materiais cristalinos. Uma vez conformados, depois do resfriamento 
ocorrem mudanças súbitas e diferentes daquelas ocorrem nas outras fases de transição tais 
como solidificação ou cristalização. A mudança não é da desordem para ordem, mas da 
desordem para desordem com menos espaço vazios. 
6.1-Temperatura de transição vítrea. 
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Um sólido cristalino típico cristaliza em um ponto de fusão com mudança significativa na 
entropia e no volume específico. As mudanças dessas propriedades no vidro são mais graduais 
e não há mudanças abruptas no ponto de fusão. O ponto no qual ocorre uma mudança na 
inclinação é conhecido como temperatura de transição vítrea e representa a temperatura na 
qual o líquido formador do vidro passa do estado borrachoso (plástico) à rígido (frágil, vítreo). 
Em outras palavras, é a temperatura na qual o líquido super resfriado se torna vidro ou seja, se 
torna rígido e amorfo. 
A Tg é uma medida da rigidez da rede vítrea, em geral a adição de um modificador tende a 
reduzir Tg, enquanto a adição de formadores aumenta-a. Experimentalmente uma das técnicas 
para determinar se um óxido é formador ou modificador é medir seu efeito sobre a Tg. 
Para medir a Tg, uma das técnicas usadas é a análise térmica diferencial. 
 
Aquecendo o vidro acima de Tg, acontece um processo endotérmico e se manifesta como um 
alargamento anômalo na linha base da curva do ATD, como mostra a figura. Se o vidro não 
cristalizar esta é a única anomalia. Mas se o vidro cristalizar em alguma temperatura entre Tg e 
o ponto de fusão, surgem então dois picos extras; o primeiro devido a cristalização ou 
devitrificação do líquido super resfriado e o segundo devido à fusão destes mesmos cristais. 
6.2-Viscosidade 
A viscosidade (η) é o inverso da fluidez e é a medida da resistência à deformação por 
cisalhamento com o tempo. É expressa em Pa.s (pascal. segundo) ou em poise (P). 
1Pa.s=10 poise. 
A viscosidade do vidro é um importante parametro, ela define o regime de temperatura sobre 
a qual o vidro pode ser trabalhado.Por exemplo, a faixa de trabalho do vidro normalmente 
acontece em uma faixa de viscosidade entre 103Pa e 106Pa 
A viscosidade depende fortemente da temperatura e da composição, ela controla por 
exemplo, a eliminação de bolhas durante a fusão e é a causa das tensões que ocorrem durante 
o resfriamento. A possibilidade de resfriar o vidro fundido a temperatura ambiente sem 
cristalização é o resultado de sua elevada viscosidade, pois o aumento fortíssimo de 
viscosidade freia o crescimento dos cristais. 
16 
 
 
 
6.2.1-Efeito da temperatura sobre a viscosidade. 
 A mudança da viscosidade vítrea com a temperatura é muito importante do ponto de vista do 
processamento e permite que os vidros possam ser processados rapidamente e de forma 
relativamente fácil em formatos complexos e sem poros. 
 A figura abaixo mostra um esquema do efeito da temperatura sobre a viscosidade do liquido 
formador do vidro. Nele observamos que quatro outras temperaturas têm importância prática. 
 
O ponto de deformação (strain point) é definido como a temperatura na qual as tensões do 
vidro são substancialmente relaxadas em 4 horas. Corresponde a uma viscosidade, η= 
1015.5Pa.s . Nesta temperatura qualquer tensão é reduzida a níveis aceitáveis em 4h. Abaixo da 
temperatura do ponto de deformação, o resfriamento pode ser acelerado, uma vez que 
nenhuma tensão residual pode mais ser introduzida. 
O ponto de recozimento (annealing point) é a temperatura na qual qualquer tensão interna é 
substancialmente reduzida em 15min. Corresponde a uma viscosidade é 10 13,4Pa.s. Este ponto 
permite a relaxação de tensões sem deformações. 
O ponto de amolecimento (softening point) é a temperatura na qual a viscosidade atinge o 
valor de 108,6Pa.s. Nesta temperatura a peça de vidro alonga aproximadamente 3% em uma 
velocidade de 1mm/min sob ação de seu próprio peso quando aquecida em um forno na 
velocidade de 5°C/min. 
Faixa de trabalho (working point) é o intervalo de temperatura na qual o vidro pode ser 
prontamente moldado, perfilado, etc.. No ponto superior sua viscosidade atinge 103Pa.s = 104 
poise. No ponto inferior o vidro está suficientemente viscoso para manter a sua forma e 
corresponde a uma viscosidade de 105Pa.s. 
17 
 
A temperatura de transição vítrea, Tg, corresponde a uma viscosidade média de 1011.3Pa.s 
O gráfico abaixo mostra a relação η-T de um vidro soda-cal. 
 
Por volta de 1450°C, o vidro está “líquido”, a viscosidade é em torno de 10Pa.s(A título de 
comparação, a viscosidade da água na temperatura ambiente é 0,001Pa.s e da glicerina, 
1Pa.s.). O vidro fundido pode fluir mas, não prontamente. Como a temperatura diminui, a 
viscosidade aumenta em várias ordens de magnitude. A 750°C a viscosidade é 106.5Pa.s e neste 
ponto a massa flui sob a ação do próprio peso. Em 450°C a viscosidade é maior que 1015Pa.s e 
é difícil distinguir o vidro de uma forma sólida. 
 
6.2.1.1 Classificação dos vidros quanto à faixa de trabalho 
As massas fundidas que possuem uma grande faixa de trabalho são conhecidas como vidros 
longos, enquanto aqueles com pequena faixa de trabalho são chamados vidros curtos. Se a 
faixa de trabalho ocorre em temperaturas relativamente altas com relação às temperaturas de 
um vidro soda-cal-sílica, a composição é designada vidro duro. Por outro lado se for abaixo 
daquela do vidro de soda-cal-sílica, a composição é chamada vidro macio. 
18 
 
 
 
6.2.2-Efeito da composição sobre a viscosidade. 
a) Sistemas silicatados 
A viscosidade do SiO2 líquido puro a 1940°C é 1,5 x104Pa.s, a qual é consideravelmente alta 
com relação a temperatura; requer para seu processamento uma temperatura de 2200°C. 
 A sílica vítrea é o mais viscoso dos vidros comuns. Para o SiO2 puro fluir a ligação Si-O-Si, 
altamente direcional, deve ser quebrada. A energia de ativação para esse processo é um tanto 
alta (565 kJ/mol). 
Com a adição crescente de óxidos básicos a rede tridimensional é quebrada em íons menores. 
O resultado é que o número de ligações Si-O a serem quebradas durante o fluxo viscoso é 
menor e o esforço cisalhante também. Este efeito é mostrado na figura a seguir. 
19 
 
 
Com a adição de 10% em mol do modificador a queda da viscosidade é de magnitude 5 
aproximadamente. A diminuição na viscosidade é acompanhada por um aumento na 
fragilidade. Estudos feitos em sistemasvítreos silicatados mostram que as mais altas 
viscosidades são encontradas em composições sem os óxidos modificadores e em 
composições contendo grandes concentrações de Nb2O5 ou Ta2O5. Baixas viscosidades são, 
geralmente, encontradas em massas fundidas contendo PbO, ou com quantidade limitada de 
fluoretos ou outros haletos. 
b) Boratos 
A viscosidade dos boratos vítreos está entre as mais baixas registradas nos vidros comuns. Isto 
é decorrente da baixa conectividade da rede formada pelo óxido de boro que apresenta uma 
rede de triângulos BO3, conectados pelas pontas sem nenhuma ligação forte 
tridimensionalmente. Quando aquecidos os anéis de B e O se dissociam e apresentam um 
grande coeficiente de expansão térmica, o que provavelmente justifica a fragilidade deste tipo 
de vidro. 
A adição de óxidos alcalinos ao oxido de boro aumenta a conectividade do fundido através da 
conversão dos triângulos em tetraedros. Em uma segunda etapa, esta adição provoca uma 
diminuição na viscosidade. É importante também ressaltar que a viscosidade diminui na 
seguinte ordem de elementos adicionados: Li ˃ Na ˃K ˃Rb ˃ Cs, em ordem inversa ao dos 
vidros de sílica. Veja a figura 11 
20 
 
 
c) Germanatos vítreos 
A viscosidade dos germanatos fundidos fica situada entre a da sílica e do óxido de 
boro. Com a adição de pequenas quantidades de óxidos alcalinos há uma clara 
diminuição na viscosidade, com valor mínimo para uma adição de 1 a 2% de R2O. 
Aumentando o conteúdo de óxido a viscosidade cresce atingindo um valor máximo 
para uma concentração de 17% de R2O. A partir desta concentração, a viscosidade 
desta massa fundida diminui com o aumento da concentração. 
 
*temperatura isokom é a temperatura de viscosidade constante; ex: T12 é a temperatura na 
qual a viscosidade é igual à 1012Pa.s. 
As viscosidade desta massa fundida são praticamente independente do tipo de álcali 
presente para composição menor que 17% em mol de R2O, mas diminui com a adição 
dos seguintes tipos: Na ˃K ˃Rb ˃ Cs para massas contendo menos que 20% de R2O. A 
21 
 
fragilidade destes vidros aumenta rapidamente com o aumento no conteúdo de oxido 
alcalino. Substituindo o oxigênio pelo flúor também há diminuição acentuada na 
viscosidade. 
6.2.3- Viscosidade e trabalhabilidade. 
A viscosidade também influi no processo de trabalho do vidro. Por exemplo o vidro 
com alto teor de CaO é chamado vidro seco, isto é, endurece rapidamente e é próprio 
para operações rápidas, como sopragem de garrafas. Substituindo o CaO pelo PbO o 
vidro torna-se macio, isto é sua viscosidade não aumenta tão rapidamente com a 
diminuição da temperatura e sua faixa de trabalho aumenta, tornando-se adequada 
para operações demoradas da fabricação manual de peças de vidro. 
 
O vidro mole é trabalhável nas mais baixas temperaturas (aprox. 350 a 500°C), porém 
ele atravessa rapidamente o intervalo de temperatura que permite a formação de 
peças de vidro, daí ser também denominado vidro curto. 
O vidro 2 tem um intervalo (ou palier, no jargão do meio) de 320°C. E no vidro 1 é só 
230°C. Sendo o vidro 1 menos trabalhável ou mais curto, porém mais mole. O que 
significa também que a viscosidade do 1 aumenta mais rapidamente com a diminuição 
da temperatura 
No vidro duro a faixa de trabalho está acima de 1000°C, entretanto ele é considerado 
de maior trabalhabilidade uma vez que sua viscosidade cai ao longo de uma faixa 
maior de temperatura 
22 
 
6.3- Permeabilidade gasosa e difusão 
A permeabilidade dos gases dentro e através do vidro é controlada pela mobilidade dos 
átomos ou de moléculas através da rede vítrea. 
Teoricamente, podemos medir o coeficiente de difusão de qualquer íon. Na prática, a maioria 
dos estudos de difusão iônica têm-se restringido aos íons de alta mobilidade, os quais possuem 
isótopos radioativos para serem usados como traçador. O resultado é que a maioria destes 
dados está relacionada ao sódio e em menor quantidade ao K, Rb e Cs. Estudos para o Li são 
muito poucos devido à ausência de isótopos radioativos de Li, enquanto para os divalentes e 
outros com maiores cargas a baixa mobilidade é o que restringe os dados. 
O coeficiente de difusão do sódio nos vidros sódio-silicatados aumenta com o aumento da 
concentração de óxido de sódio. 
Comparando a difusividade do Na+, K+, Rb+ e Cs+ em um vidro R2O-3SiO2 contendo o próprio 
óxido alcalino, encontramos uma pequena diminuição de difusividade íon alcalino na seguinte 
ordem: Na+˃ K+ ˃Rb+ ˃ Cs+ . Essa diferença, entretanto é menor que poderíamos esperar 
levando em conta a grande diferença nos raios deste íons. 
A adição de íons modificadores divalentes em vidros sódio-silicatado diminui a difusividade dos 
íons sódio. Com menor mobilidade os ions divalentes, tal como o Ca+ ocuparão os interstícios 
da rede e bloquearão a mobilidade dos íons monovalentes. Este efeito é parcialmente 
responsável pelo aumento na resistência química de vidro de silicatos alcalinos quando a estes 
é adicionado óxidos de alcalinos terrosos. 
A permeabilidade de inúmeros gases nos vidros pode, dependendo da taxa, causar sérios 
problemas em muitas aplicações práticas. O hélio pode atravessar facilmente muitos vidros 
usados em tubos de vácuo. A permeabilidade do hidrogênio pode resultar na coloração do 
vidro pela redução de íons a um estado mais baixo de valência ou até mesmo ao estado 
metálico. O oxigênio atravessando as paredes finas de uma lâmpada elétrica pode reagir com o 
material do filamento e causar seu rompimento. 
Inúmeras propriedades dos vidros são controladas pela difusão ou transporte de átomos ou 
íons através da rede vítrea. A condutividade elétrica de quase todos os vidros inorgânicos 
contendo íons é controlada pela difusão destes íons sob a influência de um campo elétrico 
externo. A dissolução química muitas vezes começa com a interdifusão dos íons alcalinos do 
vidro e os prótons dos fluidos vizinhos. A troca iônica entre o vidro e sua vizinhança pode ser 
usada para aumentar a resistência do vidro pela produção de uma região compressiva na sua 
superfície. Perda mecânica ou dielétrica muitas vezes é devida ao movimento de íons sob a 
influência da reversão do campo elétrico ou do campo de tensão. 
 
 
6.4-Propriedade elétrica. 
Os vidros de sílica possuem alta resistência dielétrica, porém não tão alta quanto às de alguns 
polímeros dielétricos como os de resina fenólica. 
23 
 
 No caso em que são condutores, a carga é produzida pelos íons. E esta condutividade 
aumenta significativamente com o aumento da temperatura e é diferente para os diferentes 
tipos de vidro. 
6.4.1-Condutividade iônica. 
Uma vez que os transportadores de corrente nos vidros iônico condutores são os íons, a 
condutividade está intimamente ligada com a mobilidade destes íons. Assim, vidros com 
concentração significativa de íons monovalentes são pouco isolantes, enquanto os vidros sem 
íons monovalentes são excelentes isolantes. 
Os vidros de óxidos, incluindo silicatos, boratos, germanatos e a maioria dos fosfatos são 
condutores iônicos, enquanto os de calcogenios e alguns fosfatos são condutores eletrônicos. 
6.4.1.1-Efeito da composição. 
A condutividade elétrica do vidro depende não apenas dos transportadores de corrente, mas 
também da concentração destes condutores. Desta feita, a condutividade do vidro de silicato 
de sódio aumenta mais rapidamente com o aumento da concentração de soda. A 
condutividade dos outros vidros de óxidos alcalinos também aumenta com o conteúdo do 
álcali. 
Vidros contendo dois ou mais óxidos alcalinos apresentam o efeito da mistura de óxidos, como 
pode ser visto na figura 13 para o vidro sódio-potássio.6.5-Durabilidade Química 
Denomina-se resistência química ou durabilidade, a propriedades dos vidros resistirem mais 
ou menos a ação dos agentes naturais ou artificiais. 
24 
 
A sílica é praticamente insolúvel em água e nas soluções neutras, exceto à altas temperaturas. 
Dentre os ácidos, ela é atacada pelo ácido fluorídrico. Em altas temperaturas não resiste ao 
ácido fosfórico. Em contato com álcalis, sua solubilidade aumenta com a alcalinidade das 
soluções. Embora os vidros comerciais de silicato sejam usados para recipientes para líquidos, 
nem todos os vidros são insolúveis em soluções aquosas. A maioria dos vidros não silicatados 
são muito susceptíveis a se dissolverem em água, o que limita sua utilização para aplicações 
que envolvam líquido aquoso ou vapor d’água. Mesmo aqueles vidros que exibem excelente 
durabilidade em água podem ser dissolvidos se expostos a soluções de pH muito alto ou muito 
baixo, ou a reagentes tais como o ácido fluorídrico, o qual ataca específicamente a rede de 
ligações. 
O ataque do vidro pela água é chamado ataque hidrolítico durante o qual os íons alcalinos são 
substituídos pelo H+. 
O ataque dos ácidos se dá de modo semelhante ao hidrolítico: 
 
O ataque alcalino se dá muito mais rapidamente porque os íons OH- atacam as ligações Si-O-
Si destruindo os tetraedros. Este ataque aumenta exponencialmente com o pH da solução e 
da temperatura e proporcionalmente ao tempo de ataque. 
No caso do HF, o íon F- substitui progressivamente os íons OH- que estão unidos 
tetraedricamente ao silicio, destruindo o retículo até formar o tetrafluoreto de silício, SiF4 ou 
os fluosilicatos alcalinos como o Na2SiF6. 
O ataque pelo intemperismo acontece com a atuação do ácido carbonico sobre o vidro: os 
íons sódio são substituídos pelo H+ produzindo uma solução de hidróxido de sódio e pela 
evaporação a concentração de hidróxido vai aumentando e o resultado são manchas na 
superfície pelo ataque do NaOH. Este álcali tambem pode reagir com o gás carbonico do ar e 
formar bicarbonato de sódio e síica. 
6.6- Propriedades Mecânicas 
6.6.1-Tenacidade à fratura. 
Vidros são materiais frágeis, mas de grande resistência mecânica. Sua resistência teórica pode 
ser avaliada pelas forças de ligação, para o vidro cal-soda, ela pode atingir 70 ton/cm2 ( na 
prática é muito menor). Isto pode ser justificado pelas inúmeras falhas na estrutura atômica 
que contribuem para ocorrência de trincas. 
As falhas também podem ser devidas: 
• Ao choque térmico, assim como o 
• Contato com peças do mesmo vidro ou com objetos usados no manuseio 
podem ser suficientes para gerar falhas. 
25 
 
• O ataque químico também gera falhas. O próprio sal da pele de nossos dedos 
é suficiente para geração de falhas. 
• Aquecimento do vidro por tempo prolongado suficiente para a formação de 
pequenos cristais na superfície ou pela introdução de partículas de poeira na 
rede vítrea de superfície. 
• A tensão térmica gerada pelo resfriamento rápido que como no 
aquecimento, a expansão térmica gera uma má combinação que produz falha 
local durante o resfriamento. 
Proteger o vidro contra a formação de falhas é difícil. Ela pode ser reduzida pela remoção da 
camada mais externa do material por ataque químico ou por polimento mecânico. 
A resistência dos vidros pode ser aumentada considerando que as falhas sempre estarão 
presentes e que por isso o esforço deve ser para prevenir o crescimento da fratura. Nenhum 
crescimento acontecerá até que a tensão aplicada no ponto de falha seja suficientemente 
grande para vencer a tensão compressiva residual e produzir uma tensão de tração neste 
ponto. 
Superfícies compressivas podem ser produzidas por troca iônica, tempera ou pela aplicação ou 
formação de coberturas compressivas. 
• Tempera térmica. 
A têmpera térmica envolve a formação de uma camada compressiva através de resfriamento 
rápido do vidro no limite ou acima do limite superior da faixa de transformação vítrea. A 
tempera envolve o aquecimento do vidro em temperatura próxima à seu ponto de 
amolecimento de modo que as tensões não uniformes no vidro sejam substituídas por tensões 
controladas, uniformes e pouco intensas, através de movimentos atômicos, em seguida, é 
resfriado rapidamente pelo mergulho em óleo ou sopro de ar. Assim, a superfície do vidro 
resfria primeiro, se contrai e mantêm-se rígida enquanto o centro ainda está suficientemente 
quente para ajustar-se às contrações da superfície para logo em seguida resfriar-se e contrair-
se, também. O interior puxa a superfície externa, comprimindo-a, enquanto o centro fica 
tracionado. Desta forma há uma compensação entre o esforço de tração do interior e a tensão 
compressiva com conseqüente diminuição na ocorrência de fraturas pela propagação de 
trincas. Esta é a têmpera física. 
Esta camada compressiva equilibra a região de tensão no interior da massa vítrea. 
A camada compressiva pode ser obtida também se uma fina camada de um material com 
menor coeficiente de expansão puder ser criado como, por exemplo, a aplicação de um 
vidrado pela fusão de uma fina camada de vidro com temperatura de formação mais baixa. 
26 
 
• Tempera química. 
A substituição de um íon inicialmente presente no vidro por outro menor também pode 
produzir na superfície uma região com menor coeficiente de expansão térmica e de maior 
compressão. Como por exemplo, mergulhando um vidro de sódio em banho de sal de lítio 
fundido, obtêm um vidro de lítio na superfície e um vidro de sódio no interior. Entre as 
aplicações estão: portas grandes, pára-brisas de automóveis e lentes de óculos. 
A composição do vidro influencia na resistência mecânica até certo ponto. Vidros com ligações 
fortes e com alto ponto de amolecimento como os de SiO2 tem a maior resistência, que 
decresce quando as ligações são mais fracas. 
Os vidros temperados são até de vezes mais resistentes ao impacto a à altas temperaturas que 
o vidro comum. É mais rígido, e tem maior resistência térmica, quando é quebrado se 
subdivide em pequenos pedaços. 
 
Figura 15 – Vidros após quebra: (a) vidro temperado e (b) vidro comum 
 
 
6.6.2-Módulo de elasticidade 
O módulo de elasticidade, E, é determinado pelas ligações e pela estrutura da rede. Por isso 
não é de se estranhar que vidros com alta temperatura de transição em geral possuam alto 
módulo de elasticidade. São responsáveis pela diminuição do módulo: 
• Falhas nas ligações da rede. 
• Oxigênio não ligados 
O que pode aumentar o valor do módulo de elasticidade: 
• Substituição dos íons modificadores por Al3+. 
O vidro temperado é feito a partir do aquecimento controlado do vidro comum (não temperado) tendo chances de 
poder quebrar durante o processo. 
27 
 
• Nitretação dos vidros que fornece íons nitrogênio de coordenação 3 às 
ligações entre os tetraedros. 
Valores mais altos de modulo de elasticidade são encontrados em vidros de óxidos alcalinos 
terrosos ou de aluminosilicatos-Y, os quais além das ligações fortes apresentam alta densidade 
de empacotamento. 
Os valores para o módulo de elasticidade de vidros inorgânicos variam de 10 a 200GPa. 
6.6.3- Dureza. 
 A dureza é uma função da resistência da ligação de cada vidro e da densidade de 
empacotamento dos átomos na estrutura. Em geral é definida do risco, usando a escala de 
Mohs ou pelo indentador. Nos vidros de óxidos ela varia entre 5 e 7 na escala de Mohs. Ou 
seja, eles devem riscar a apatita (de dureza 5) mas não riscam o quartzo (de dureza 7). A 
dureza Vickers destes vidros varia de 2 a 8GPa, com valores acima de 11GPa para vidros 
nitretados. Ainda muito mais baixo que a dureza do diamante que é 100GPa. Vidrosde 
boratos, germanatos e fosfatos são mais macios que os vidros silicatados. 
6.7- Propriedades óticas 
Os vidros estão entre os poucos sólidos que transmitem luz na região visível do espectro, além 
de proporcionar a luz através das janelas e das lâmpadas elétricas eles também são os 
elementos básicos dos instrumentos óticos. Podemos afirmar que o desenvolvimento da 
astronomia, biologia e ciências médicas também foram beneficiadas pelo desenvolvimento de 
vidros com melhores propriedades óticas. 
As propriedades mais importantes de um vidro que vai ser usado em sistemas ópticos são: 
 
 
Ƞ = senα/senβ Equação do Índice de refração (Ƞ) 
onde α e β são os ângulos de incidência e de refração respectivamente 
O valor de Ƞ não é constante, depende da composição do vidro e do comprimento de onda da 
luz incidente. 
 O índice de refração de um vidro é determinado pela interação da luz com os elétrons dos 
átomos constituintes. Ele aumenta com a densidade eletrônica ou com a polarização dos íons. 
Vidro contendo apenas íons de número atômico baixo que também possuem baixa densidade 
eletrônica e baixa polarização apresenta baixo índice de refração. 
Um vidro de BeF2 possui índice de refração igual a 1,27, enquanto outro de sílica vítrea e óxido 
de boro apresenta um índice de 1,458. Vidros com altas concentrações de Pb, Bi, Ga ou Tl 
apresentam índice acima de 2,0. 
 Índices de refração e de dispersão 
28 
 
Um alto índice de refração melhora o brilho do vidro que aumenta com o conteúdo de PbO e 
BaO na composição do vidro. A mudança do anion também contribui para aumentar a 
refração, por exemplo, substituir o F- por O--. Inversamente, substituir parcialmente o oxigênio 
em vidros de óxidos por fluoreto para formar vidros de fluorboratos. Reduz o índice de 
refração. Mudanças na composição que reduzem a concentração de oxigênio não ligado 
também reduzem o índice de refração. 
A figura 15 mostra a influência da concentração dos óxidos alcalinos sobre o índice de refração 
de um vidro alcalisilicatado. 
 
Quando a luz passa através de um vidro plano, uma parte é refletida, outra parte entra no 
corpo e é parcialmente absorvida. 
A habilidade de um corpo vítreo transmitir luz é descrito quantitativamente pela transmitância 
(T): 
 T 
 e são respectivamente, o fluxo de luz incidente e o fluxo transmitido. 
A porção absorvida é caracterizada pela absorbância (A): 
 
Que é diretamente proporcional à espessura da camada de absorção (l): 
 
 
onde 
α é o coeficiente de absorção; 
ε é o coeficiente de absorção molar; 
29 
 
c é a concentração do componente ativo na solução (agente colorante). 
A absorção no visível é percebida como cor. 
6.7.1- Cor 
Uma das características mais interessantes do vidro é a cor. Os vidros podem se apresentar 
desde o mais puro incolor até em infinitas cores, que também podem variar desde uma leve 
tonalidade até a total opacidade. Em questões de marketing a cor também é muito 
importante, pois ajuda muito na escolha do produto. 
Além da função estética, a cor do vidro tem também uma função utilitária. Dependendo dos 
elementos que introduzimos na composição do vidro, este filtra a luz, deixando passar alguns 
raios e retendo outros. Por isso se utilizam garrafas âmbar para cerveja ou verde para o vinho, 
pois estes vidros impedem a passagem de certas radiações (ultravioleta), que estragariam os 
produtos. O vidro é o único material que possibilita a visualização do produto que ele contém, 
ao mesmo tempo em que o protege contra radiações que o deteriorariam. 
Colore-se o vidro de maneira que ele impeça a passagem da radiação responsável pelo 
aquecimento (infravermelha), mas permita a passagem da luz visível, possibilitando a visão 
através de janelas das casas, edifícios e de carros. Pelo mesmo princípio, os vidros reflexivos, 
que parecem um espelho, refletem uma boa parte da radiação solar que aqueceriam o 
ambiente. À noite, quando não há radiação solar incidindo e ofuscando a luz visível que sai, é 
possível ver o interior dos prédios. De forma oposta o vidro anti-reflexo é coberto com um fina 
camada de substância com um menor índice de refração para que aumente a quantidade de 
luz passando através de um sistema ótico 
Há vários mecanismos para dar cor ao vidro. 
A cor se deve à presença de íons de elementos de transição que se caracterizam por ter os 
orbitais 3d ou 3f incompletos a exemplo de Fe, Co, Ni, V, Mn, Cu, Nd, Ce, La, Lu e Pr. 
As cores dependem ainda do estado redox, do número de coordenação do íon e dos anions 
presentes. Ex: o Co+2 dá cor azul em vidros de sílica e a cor rosa em vidros a base de 
borosilicatos. 
As substancias capazes de colorir o vidro são divididas em dois grupos: 
 No Grupo 1 estão as substancias que produzem cor quando dissolvidas no 
vidro sob forma de óxidos ou combinadas sob a forma de silicatos. Vejamos. 
• Vanádio: forma dois óxidos, o V2O3 que é um óxido básico e produz cor verde 
amarelada; o outro é um óxido ácido, o V2O5 que é responsável pela cor verde. 
• Cromo: seus óxidos conferem a cor verde esmeralda, mais forte quanto mais oxidado 
estiver 
• Manganês: na forma de sesquióxido Mn2O3 colorem os vidros em tons púrpura ou 
violeta. A presença de potássio transmuta a cor violeta se transforma em vermelho 
violeta. 
30 
 
• Ferro: é o elemento que mais influi na cor dos vidros; a escolha da matéria prima 
para fabricar o vidro começa pela determinação de seu teor em ferro como 
impureza. O FeO produz no vidro uma cor azul esverdeada e o Fe2O3 produz cor 
verde amarelada. A cor âmbar é formada pela combinação dos íons Fe3+ e S2- juntos 
com íons Na+ em equilíbrio redox para não formar manchas escuras devido ao ferro 
metálico ou de bolhas pelo alto nível de enxofre dissolvido na massa vítrea. Quando 
um vidro âmbar têm alto nível de manchas escuras e de bolhas diz-se que é um vidro 
super reduzido. 
• Cobalto: produz nos vidros cor azul –violeta conhecida como “azul de cobalto”. 
• Niquel: nos vidros potássicos produz cor violeta e nos sódicos produz cor castanha. 
• Cobre: a cor produzida pelo cobre pode variar de verde azulada até o vermelho, 
dependendo do oxido. 
 Grupo 2. 
• Corantes Coloidais. Alguns elementos podem permanecer em suspensão coloidal no 
vidro, entre eles o ouro, prata, cobre, arsênio, antimônio, estanho e sulfeto de 
cádmio e selênio. 
• A cor é desenvolvida não pelo espalhamento da luz e sim pela absorção de 
partículas. A cor vermelha produzida em muitos vidros contendo ouro é devido à 
presença de finas partículas coloidais de Au. A cor vermelha também pode ser 
produzida pelo cobre. A cor amarela é devida à prata. 
• A formação dos coloides pode ser resultante de uma reação redox com algum 
componente do vidro ou pela reação redução com um agente externo tal como o H2. 
O estanho em vidros contendo ouro pode servir como agente redutor. Nas altas 
temperaturas do processo de fusão a oxidação favorece a produção de ions Au+ e 
Sn2+. Se a temperatura diminui o equilíbrio se desloca no sentido da redução do ouro 
e oxidação do estanho: 
 2Au+ + Sn2+ = 2Au0 + Sn4+ 
 
6.7.2- Fotosensibilidade a Fotocromia. 
Fotosensibilidade a Fotocromia nos vidros são fenômenos intimamente relacionados. 
A fotossensibilidade apresenta uma variedade de fenômenos fotoinduzidos como 
fotoexpansão, fotocristalização, fotodissolução, etc. Estes fenômenos têm sido estudados 
extensivamente, levando a inúmeras aplicações como, por exemplo, mídia para 
armazenamento de informaçõesópticas, grades holográficas eficientes, microlentes, células 
solares, entre outras 
Vidros contendo, por exemplo, haleto de Ag adicionados de pequena quantidade de Cu+ 
tornam-se sensíveis à luz: escuressem ao serem expostos à luz ou a um tratamento térmico. 
Quando expostos à radiação ultravioleta, a prata é reduzida à prata metálica, que se 
aglomeram para formar colóides de prata, que absorvem luz, escurecendo as lentes. Quando a 
exposição cessa, o processo reverte e as lentes ficam claras novamente. As lentes de cristal 
31 
 
sofrem também alguma ativação pela luz visível, de baixo comprimento de onda. Com a 
remoção da radiação a prata volta se combinar com o ion haleto e a transmissão da luz se 
restabelece. Esta reversibilidade do escurecimento permite que estes vidros sejam usados em 
óculos e janelas. 
Se o vidro contiver pequena quantidade de óxido de cério a redução será mais eficiente. Em 
algumas composições a dissociação requer grande exposição á UV. Como os átomos (coloides) 
só se formam nas regiões expostas à radiação UV, imagens podem ser formadas se uma 
máscara for usada durante a exposição da radiação e se o colóide não redissolve, a imagem é 
permanente. 
 
 Vidros opacos. 
A opacidade neste tipo de vidro é devido à dispersão da luz pela separação de fases líquido-
líquido ou líquido-solido, como acontece borosilicato-lítio. Outra maneira de formar vidros 
opacos é pela adição de uma pequena percentagem de NaF ou CaF. Este tipo de vidro é usado 
em produtos decorativos e em louças. 
 
 Métodos de Análise Térmica de vidros. 
A análise é baseada na diferença de comportamento térmico entre a amostra estudada e um 
material de referência. Quando ocorre um evento térmico, por exemplo, calor libertado 
durante a cristalização, a alteração no calor específico da transformação do vidro, a absorção 
de calor durante as transformações de fase, ou o calor da reação de uma grande variedade de 
processos químicos, as temperaturas da amostra e da referência serão diferentes, indicando 
que alguns mudança ocorre na amostra (a referência é assumido como sendo totalmente 
inerte e livre de quaisquer eventos térmicos). Uma vez que a temperatura se eleva para além a 
região de mudança de entalpia, a diferença entre a amostra e referência irá retornar a zero, 
obtendo-se uma curva de AT versus temperatura que tem picos em eventos exotérmicos ou 
endotérmicos, ou um deslocamento em a linha de base, devido a uma alteração na capacidade 
calorífica. 
A DTA é muito útil para a determinação de pontos de fusão de cristais, transformação de vidro 
e temperaturas cristalização de vidros. Uma curva de DSC típicas de um vidro em que os 
cristais se formam durante o aquecimento e depois fundem a uma temperatura superior é 
mostrada na figura 16. 
 
Curva DSC exibindo mudança no calor específico em uma transformação vítrea, um pico 
exotérmico devido à cristalização e um endotérmico devido à fusão dos cristais formados na 
transformação exotérmica. O evento indicado em Tg é uma mudança no calor específico do 
material que ocorre quando o vidro passa de sólido para líquido. O aumento do calor 
específico causa um aumento na diferença térmica entre a amostra e o material inerte de 
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referência, resultando em uma mudança na linha base. O calor específico pode ser 
determinado por essa diferença. Prosseguindo o aquecimento surge um pico exotérmico 
devido à entalpia de fusão liberada pela amostra durante a cristalização do vidro. A 
complexidade das curvas e a quantidade de picos podem ser maior em vidros que formam 
várias fases cristalinas. 
 
 A DTA ou DSC é usada para determinar o valor da Tg como pode ser visto na figura 17. 
 
 
 
 
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CERÂMICAS VÍTREAS. 
 
São materiais policristalinos produzidos pela cristalização controlada de vidro e compostos de 
cristais orientados aleatoriamente com teor de vidro residual entre 2 e 5 por cento, sem 
espaços vazios ou porosidade. Devido à estrutura mista (amorfa + cristalina), eles adquirem 
uma resistência mecânica melhor e um baixo coeficiente de dilatação: por isso eles não 
quebram, mesmos se aquecidos bruscamente ou desigualmente (choque térmico). Em alguns 
casos podem ser transparentes (como a panela da figura acima): a fase cristalizada é formada 
por grãos tão finos que não provocam espalhamento da luz. 
Processamento da cerâmica vítrea. 
Na produção de um vidro cerâmico é preciso assegurar que a cristalização não ocorra durante 
o resfriamento a partir da temperatura de formação. O processamento é semelhante ao dos 
vidros e em seguido de um tratamento térmico de nucleação e crescimento da fase cristalina 
de tal forma que a microestrutura final é composta de cristais em uma matriz vítrea. 
A figura 18 mostra as etapas deste processamento. 
 
Mistura e fusão. Nesta etapa as matérias primas tais como o quartzo, o feldspato, a dolomita e 
o espodumenio são misturadas aos agentes nucleantes ( TiO2 ou ZrO2) e fundidas. 
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Formação. Aqui pode ser usada qualquer uma das técnicas de formação do corpo vítreo, o que 
é uma das vantagens da cerâmica vítrea que também pode ser assim obtida em formatos 
complexos, diferentemente da cerâmica cristalina. Durante o processo, a taxa de resfriamento 
deve ser bastante rápida de forma a evitar a formação e crescimento de cristais. 
Ceramização (ou nucleação e crescimento dos cristais). Depois de formado, o vidro é aquecido 
em temperatura que possibilite a nucleação e crescimento dos cristais. A formação dos cristais 
ocorre sobre os cristais dos agentes nucleantes adicionados com esta finalidade. Com cristais 
formados a temperatura é aumentada para que estes cresçam. Sendo alcançada a 
microestrutura desejada, a temperatura é rebaixada. 
A nucleação ocorre em temperatura correspondente a uma faixa de viscosidade entre 1011 a 
1012 dPa.s e com a formação de 1012 a 1015 núcleos/cm3. 
Na fase de crescimento a temperatura deve ser suficiente para permitir o crescimento dos 
cristais sem a deformação viscosa do objeto. 
 
A estrutura particular de cerâmicas vítreas podem proporcionar alta resistência química, alta 
resistência mecânica, tenacidade e resistência à flexão, muitas vezes com um baixo coeficiente 
de expansão térmica e alta temperatura, resistência à corrosão, assim como alta resistência à 
abrasão quando comparada com as cerâmicas cristalinas. Outro comportamento relevante é 
relativo à resistência ao choque térmico deste material, decorrente de seu elevado coeficiente 
de expansão térmica. A obtenção de tais características depende basicamente da natureza, 
tamanho e distribuição dos cristais formados assim como da fase vítrea residual. Um das 
estruturas mais importante de vidro-cerâmica é baseada no sistema Li2O-Al2O3-SiO2, o sistema 
LAS. O outro sistema é o MAS (MgO–Al2O3–SiO2) além dos fluorsilicatos. 
As cerâmicas de vidro mais importantes nos sistemas LAS e MAS são composições com base na 
cordierite, beta espodumênio, e os derivados estruturais de quartzo beta. 
Estes materiais são utilizados para utensílios de cozinha e tampas de cerâmica para fogões, 
janelas, computador, telefones celulares e na arquitetura. 
Como já foi dito, a vantagem mais importante de vitrocerâmicas é a facilidade de 
processamento. A sinterização no estado viscoso é muito mais fácil e mais rápido do que 
sinterização no estado sólido. A outra vantagem é a facilidade, inerente ao processamento do 
vidro, de poder ser moldada em formas complexas. 
Ao contrário dos corpos cerâmicos feitos por prensagem e sinterização convencional, ascerâmicas vítreas tendem a ser livre de poros. Isto é porque durante a cristalização o vidro 
pode fluir e se acomodar segundo as variações no volume. 
Normalmente, a presença da fase cristalina resulta em temperaturas de deformação muito 
maior do que às dos vidros de composição correspondente. Por exemplo, muitos óxidos têm 
valores de Tg de 400 a 450 ° C e amolecem facilmente a temperaturas acima de 600 ° C. A 
vitrocerâmica da mesma composição, no entanto, pode manter a sua integridade mecânica e 
rigidez a temperaturas tão elevadas como 1000 a 1200 ° C. 
A resistência e a tenacidade de vitrocerâmicas são normalmente mais elevadas do que os de 
vidros. Por exemplo, a resistência de uma placa de vidro típico é da ordem de 100 MPa, 
enquanto que a de cerâmicas vítreas podem ser várias vezes mais elevados. A razão é de que 
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os cristais presentes nas cerâmicas vítreas tendem a limitar o tamanho das falhas presentes no 
material, aumentando a sua resistência, o que também melhora a tenacidade. 
 
 
Ecoglas ou vidro líquido 
Recomendação para aprofundamento deste assunto: 
Shelby, James E. Introduction to glass Science and Technology, 2ed. 
Doremus, Robert H. Glass Science, 2ed. John Wiley & Sons. 
Hlavác, J. The Technology of Glass and Ceramic, Elsevier Scientific, 1983. 
Barsoum, Michel W. Fundamentals of Ceramics, Institute of Physics Publishing, Philadelphia 
2003. 
Varshneya, Arun K. Fundamentals of Inorganic Glasses, Academic Press, INC.Oxford,UK 1994