O termo 'vidro' é comumente usado para materiais amorfos formados como resultado do resfriamento rápido de um líquido, ignorando a fase de cristalização. Do ponto de vista estrutural, o vidro é um sólido com uma rede não periódica de átomos. Óxidos de silício, boro e fósforo, ou seja, SiO 2 , B 2 O 3 e P 4 O 10 , e suas ligas com outros óxidos, por exemplo, metais alcalinos e metais alcalino-terrosos, têm a capacidade de formar vidro (por solidificação em uma massa amorfa) . Como elemento primário, selênio, enxofre, carbono, silício, telúrio, arsênico, germânio, boro e fósforo têm propriedades de formação de vidro. Além das substâncias mencionadas anteriormente, as mesmas propriedades são observadas em algumas substâncias orgânicas altamente polimerizadas, como o poliestireno e compostos com um grupo hidroxila, como a glicerina.
As propriedades do vidro
Ao contrário dos corpos cristalinos anisotrópicos, os vidros têm propriedades isotrópicas. À medida que o material é aquecido, ele gradualmente amolece e transita continuamente de um estado sólido para um estado em que pode ser descrito como um líquido super-resfriado e altamente viscoso. A faixa de temperatura na qual essa transformação é observada é relativamente estreita e é conhecida como faixa de transformação vítrea. Várias mudanças significativas podem ser observadas – há uma rápida mudança no calor específico, no índice de refração, no coeficiente de expansão térmica e na permissividade. Em temperaturas abaixo da faixa de transformação, o vidro é duro e quebradiço. À medida que a temperatura aumenta, ele se torna cada vez mais plástico até se transformar em um líquido mais móvel. A faixa de transformação do vidro de quartzo é de cerca de 1500 K, enquanto para vidros de silicato as temperaturas são ligeiramente mais baixas, em torno de 800-1000 K, dependendo da composição exata do material.
As propriedades do vidro
Tanto o quartzo quanto o vidro de silicato têm uma estrutura semelhante a silicatos cristalinos. É composto de grupos tetraédricos SiO 4 que se conectam para formar uma estrutura tridimensional rígida. A diferença, porém, é a sua disposição, pois ao contrário dos corpos cristalinos com rede cristalina ordenada, os grupos presentes no vidro estão interligados de forma desordenada. O sistema vítreo é descrito como aparentemente estável, o que significa que não atinge um equilíbrio, mas tende para o estado cristalino. Em condições normais, esse processo é tão lento que é imperceptível. Só pode ser observado em óculos muito antigos. No entanto, a velocidade do processo pode ser aumentada por temperaturas mais altas de 1200-1400 K, dependendo do grau do vidro. Uma mudança notável pós-cristalização é uma turbidez característica e uma maior fragilidade do vidro. A plasticidade da massa de vidro pode ser alterada livremente usando a temperatura de processamento apropriada e pode ser formada por sopro, prensagem, etc.
Exemplos de materiais de vidro
- Vidro de cal sodada 12,9%Na 2 O (soda), 11,6%CaO (cal, carbonato de cálcio), 75,5%SiO 2 (areia de vidro).
- Vidro de potássio-cálcio, onde Na 2 O foi substituído por K 2
- Vidro de soda-potássio-cal, que contém óxidos de sódio e de potássio.
- Vidro Jena 74,5%SiO 2 , 8,5%Al 2 O 3 , 4,6%B 2 O 3 , 7,7%Na 2 O, 3,9%BaO, 0,8%CaO, 0,1%MgO.
vidro de silicato
O vidro de silicato é o tipo de vidro mais comumente usado, produzido pela fusão de areia de quartzo com soda Na 2 CO 3 e calcário CaCO 3 a uma temperatura de aprox. 1800 K. Graças a tais condições, é possível introduzir óxidos de silício, sódio e cálcio (SiO 2 , Na 2 O i CaO) na massa. O óxido básico formador de vidro em sua composição é o SiO 2 , e sua rede é a chamada ligação silício-oxigênio que contém substituições de íons intermediários com íons modificadores intervenientes. Eles vêm de óxidos introduzidos adicionalmente, o que altera as propriedades do vidro.
Coloração de vidro
Aditivos de óxido de metal de transição são usados para manchar o vidro. Os óxidos de cobalto dão uma cor azul-violeta, o trióxido de dicromo dá uma cor verde e os óxidos de ferro, dependendo das condições do forno, dão uma cor verde em uma atmosfera redutora e uma cor marrom em uma atmosfera oxidante. A coloração do vidro para uma cor vermelha rubi é feita usando ouro disperso coloidalmente – a massa de vidro é derretida e, durante a decomposição, o ouro na fragmentação atômica é liberado. Inicialmente é incolor, mas depois de reaquecer a uma temperatura de aprox. 800-900 K e resfriamento lento, torna-se vermelho rubi. Um mecanismo semelhante é usado para produzir vidro amarelo, mas prata coloidal é usada em vez de ouro. 
reforço de vidro
É possível melhorar a qualidade da superfície do vidro e modificá-lo para que não haja rachaduras ou deslocamentos. Existem três tipos principais de processos de reforço de vidro:
- Têmpera , na qual o material é aquecido a altas temperaturas e depois resfriado ao ar ou óleo. Como a superfície esfria mais rápido que a camada interna, suas dimensões não podem ser iguais. O interior é esticado pela superfície e a superfície é comprimida pelo interior.
- O endurecimento químico permite obter efeitos semelhantes aos da têmpera. O vidro é colocado em um sal fundido contendo cátions de potássio, por exemplo, em KNO 3 aquecido por 12 horas a 500 o C A difusão causa a troca de íons de Na + para K + conforme eles esticam a superfície externa.
- A laminação de vidro é um método de colocar uma camada de polímero entre um mínimo de duas camadas de vidro. Isso é possível de duas maneiras – o vidro pode ser prensado com um polímero ou um polímero líquido pode ser derramado sobre camadas de vidro.
Matérias-primas
A maioria das substâncias necessárias na produção de vidro é de origem mineral. Estes incluem: areia, calcário, dolomita, anidrita. No entanto, também são utilizadas substâncias que são produtos da indústria química , como a soda . Atualmente, cada vez mais também é dada importância às matérias-primas secundárias, ou seja, o caco de vidro . Caco é classificado em duas categorias – caco formado no processo de produção, que, após a moagem. é adequado para reprocessamento e casco estrangeiro, ou seja, material pós-consumo que deve ser limpo e refinado para ser reutilizado.
reciclagem de vidro
O aspecto fundamental é entender que nem todo vidro é reciclável. O caco é uma matéria-prima secundária muito importante, mas materiais como recipientes permanentemente conectados com outras matérias-primas, cerâmica, lentes de óculos, vidros resistentes ao calor, lâmpadas, seringas, etc. não são adequados para reprocessamento. A reciclagem de vidro é um processo de várias etapas, e a primeira etapa é a separação adequada dos resíduos . Na instalação de reciclagem, os resíduos são pesados e verificados quanto à adequação para reprocessamento. A próxima etapa é triturar e remover etiquetas e pequenas sujeiras de materiais previamente separados. Após a limpeza inicial, os resíduos são separados por cor e transportados para as vidrarias. Em tais instalações, os resíduos de vidro são fundidos a 1200 o C em uma massa de vidro, a partir da qual novos produtos são formados. É interessante que o processamento do vidro, ao contrário do papel ou do plástico, seja praticamente infinito. Após a refusão, as propriedades do vidro não mudam.
