Estudo sobre estrutura quimica dos vidros

Estudo dirigido – Artigo: Vidros

Química Tecnológica

1. Em 1932, Zachariasen publicou o famoso artigo: “O Arranjo Atômico em Vidros”, e afirmava que “deve ser admitido que não conhecemos praticamente nada sobre o arranjo atômico dos vidros”. Explique como foi a base estrutural para a formação de vidros por fusão/resfriamento firmada por Zachariasen.

A base estrutural para a formação de vidros por fusão/resfriamento foi firmada por Zachariasen, em 1932, que propôs que “o arranjo atômico em vidros era caracterizado por uma rede tridimensional estendida a qual apresentava ausência de simetria e periodicidade” e que “as forças interatômicas eram comparáveis àquelas do cristal correspondente”.

2. De acordo com Zachariasen qual seria a diferença de um cristal e um vidro? Explique analisando as figuras.

[pic 1]                          [pic 2]

Segundo o pesquisador, a presença ou ausência de periodicidade e simetria em uma rede tridimensional seria o fator de diferenciação entre um cristal e um vidro.

3.Dentre várias considerações propostas para definir vidro, o que afinal seria um vidro?

“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”.

4. Na obtenção de vidro o método de fusão/resfriamento é método clássico. Quais outros processos de formação do vidro citados no artigo?

5. A imagem deste gráfico mostra a mudança de volume durante o resfriamento de um líquido. Explique a formação de vidro a partir de um fundido com análise no gráfico: [pic 3]

Trecho A-B → Resfriamento lento e gradativo de um material fundido, ocorre uma redução progressiva do volume específico, até que se atinja um estado de equilíbrio em que sólido e líquido passam a coexistir ao mesmo tempo. Nesta temperatura conhecida como temperatura de fusão (Tf).

Trecho B-C → Há uma forte redução no volume específico e a temperatura permanece constante enquanto a transformação líquido-sólido ocorre.

Trecho B-E → Se o resfriamento for suficientemente rápido, não haverá tempo para ocorrer a cristalização e um material não ordenado será obtido, em um estado metaestável  denominado líquido super-resfriado. Durante a redução da temperatura deste líquido super-resfriado, observa-se um aumento contínuo em sua viscosidade. A temperatura em que se observa a inclinação da curva é dita Temperatura de Transição Vítrea.

Trecho E-F → A partir desta temperatura, um sólido não cristalino ou material vítreo passa a existir e sua contração é similar àquela do sólido cristalino.

6. Por que a velocidade de resfriamento deve ser suficientemente elevada para a formação do vidro a partir de um fundido?

Ao ser resfriado abaixo de sua temperatura de líquido (TL), um fundido atravessa uma região de equilíbrio metaestável, ou seja, uma situação de equilíbrio termodinâmico incipiente, o qual pode ceder frente a pequenas perturbações podendo, por exemplo, 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 formando um sólido amorfo.

7. Onde se encaixam os vidros, Líquidos ou sólidos?

O vidro é um sólido amorfo, que não apresenta periodicidade tendo sua estrutura semelhante à de um líquido, no qual as partículas se encontram sob grande tensão gerando a aparência, densidade e propriedades de um sólido.

8. Quais as principais diferenças entre vidros e sólidos?

Os sólidos apresentam forma definida e periodicade, enquanto o vidro é amorfo  e não apresenta periodicidade, mantendo-se em aparência de sólido devido a tensão existente entre suas partículas.

9. Comente sobre a reciclagem do vidro.

Considerando o fato de o vidro ser um material 100% reciclável, vem sendo uma saída muito viável para as indústrias, pois economizarão no uso de matéria prima e materiais fundentes.

Uma das primeiras etapas no processo de reciclagem do vidro é sua separação por cores e tipos. Esta separação é de extrema importância para a fabricação de novos objetos de vidro, pois garante suas características e qualidades. Quando reciclamos o vidro ajudamos o meio ambiente, pois este material deixa de ir para aterros sanitários ou para a natureza. Não podemos esquecer que a reciclagem de vidro gera renda para milhares de pessoas no Brasil que atuam, principalmente, em cooperativas de catadores e recicladores de vidro e outros materiais reciclados.