EXPERIMENTO 2 – COLORAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO DE VIDROS

EXPERIMENTO 2 – COLORAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO DE VIDROS

1. Introdução

O vidro é um material metaestável composto de uma combinação de matérias-primas naturais. Pode-se obter até de açúcar. Porém, de baixa resistência. Conta-se que o vidro foi descoberto por acaso, quando, ao fazerem fogueiras na praia, os navegadores antigos perceberam que a areia e o calcário (conchas) se combinaram através da ação da alta temperatura.

O estado físico do vidro quase ganhou uma condição única, chamada de vítreo. A controvérsia existe porque, embora pareça sólida, ele tem a estrutura molecular de um liquido. Alguns cientistas o classificam como "sólido amorfo", ou seja, sem forma.

“A história da descoberta do vidro é bem antiga, e os primeiros registros datam de 5000 a.C.; quando mercadores fenícios descobriram acidentalmente o novo material ao fazerem uma fogueira - na beira da praia - sobre a qual apoiaram blocos de nitrato de sódio (que serviam para segurar suas panelas). O fogo, aliado à areia e a o nitrato de sódio, originou, pela primeira vez acredita-se, um líquido transparente, o vidro.” (FAU-USP)

Além de ser 100% reciclável o vidro é muito bem aplicado para embalagens retornáveis. Neste caso a embalagem apenas sofre um processo de esterilização e pode ser utilizada novamente, como é feito com os cascos retornáveis de bebidas.

“Dentre as principais vantagens do vidro está o fato dele ser 100% reciclável, ou seja, ele pode ser usado e posteriormente utilizado como matéria-prima na fabricação de novos vidros infinitas vezes sem perda de qualidade ou pureza do produto.” (RECICLOTECA)

O experimento teve como base a utilização de diferentes óxidos sólidos, junto ao NaH2PO4, para obtenção de vidro com diferentes colorações. O estado de oxidação muda conforme a temperatura, tendo uma propriedade termo luminescente que varia dependendo no elemento utilizado. O vidro é subresfriado após o aquecimento da mistura homogeneizada, e se solidifica sem cristalizar.

Já o processo de cristalização, que é o segundo objetivo de nosso ensaio, repete-se as etapas de fabricação do vidro, porém envolve as etapas de nucleação, formadas ainda no estado vítreo na crescente presença de Al2O3, elemento que induz essa cristalização. Descrito com mais detalhes no procedimento de ensaio.

O produto dessa cristalização é uma material chamado vitro-cerâmica. Que têm sua reação ocorrida antes do processo de resfriamento. É preciso evitar que o vidro resfrie muito lentamente, pois se não, ocorre o aparecimento de cristais de forma desordenada.

1. Materiais utilizados

• 1 vidro-relógio;
• Doses de Al2O3;
• Cu2O no estado sólido;
• Pinça metálica;
• Misturador metálico/bisturi;
• Fe2O3 no estado sólido;
• Cr2O3 no estado sólido;
• MnO2 no estado sólido;
• NaH2PO4 no estado sólido;
• Cadinhos de Pt/Au;
• Cadinhos de porcelana;
• 1 Bastão de vidro;
• Algodão;
• Balança Analítica;
• 1 béquer 100mL;
• Forno com capacidade a aquecer até a faixa de 950ºC.

1. Procedimento Experimental

1. Coloração

Foi-se pesado num vidro relógio, 2g de NaH2PO4 e acrescentado uma dopagem de 1% de Fe2O3 da massa do NaH2PO4 (0,02g de Fe2O3). (O correto seria 0,1% ao invés de 1%, o que interferiu nos resultados).

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Figura 1: Pesagem do NaH2PO4.

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Figura 2: Pesagem do Fe2O3 (dopagem de 1% do NaH2PO4).

O material foi então transferido para um cadinho de alumina, homogeneizado e levado à um forno mufla, pré-aquecido a 950ºC por 30min.

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Figura 3: Transferência e homogeneização do material num cadinho de alumina.

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Figura 4: Forno mufla pré-aquecido a 950ºC.

Após o tempo decorrido, o vidro fundido foi vertido em uma superfície adequada.

1. Cristalização

Foi-se pesado num vidro relógio, 2g de NaH2PO4 e acrescentado uma dopagem de 0,3% de Al2O3 da massa do NaH2PO4 (0,06g de Al2O3).

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Figura 5: Pesagem do NaH2PO4.

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Figura 6: Pesagem do Al2O3 (dopagem de 3% do NaH2PO4).

O material foi então transferido para um cadinho de Pt/Au, homogeneizado e levado à um forno mufla, pré-aquecido a 950ºC por 30min.

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Figura 7: Transferência e homogeneização do material num cadinho.