A química da cerâmica

A palavra “cerâmica” vem da palavra grega “keramikos”, que significa “cerâmica”. Enquanto a cerâmica mais antiga era cerâmica, o termo abrange um grande grupo de materiais, incluindo alguns elementos puros. Uma cerâmica é um sólido inorgânico, não metálico, geralmente baseado em óxido, nitreto, boreto ou carboneto, que é queimado em alta temperatura.

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A cerâmica pode ser vidrada antes da queima para produzir um revestimento que reduz a porosidade e tem uma superfície lisa e frequentemente colorida. Muitas cerâmicas contêm uma mistura de ligações iônicas e covalentes entre átomos. O material resultante pode ser cristalino, semi-cristalino ou vítreo. Os materiais amorfos com composição semelhante são geralmente denominados “vidro”.

Ânfora de colo. pintura negra em cerâmica grega sobre terracota

Os quatro principais tipos de cerâmica são: whitewares, cerâmica estrutural, cerâmica técnica e refratários. Os utensílios incluem utensílios de cozinha, cerâmica e azulejos. A cerâmica estrutural inclui tijolos, canos, telhas e pisos. A cerâmica técnica também é conhecida como cerâmica especial, fina, avançada ou projetada. Esta classe inclui rolamentos, ladrilhos especiais (por exemplo, blindagem térmica de espaçonaves), implantes biomédicos, freios cerâmicos, combustíveis nucleares, motores cerâmicos e revestimentos cerâmicos. Refratários são cerâmicas usadas para fazer cadinhos, fornos de linha e irradiar calor em lareiras a gás.

Como são feitas as cerâmicas

As matérias-primas para cerâmica incluem argila, caulinita, óxido de alumínio, carboneto de silício, carboneto de tungstênio e certos elementos puros. As matérias-primas são combinadas com água para formar uma mistura que pode ser moldada ou moldada. É difícil trabalhar com cerâmica depois de fabricada; geralmente, elas são moldadas nas formas finais desejadas. A forma é deixada secar e é cozida em um forno chamado forno. O processo de queima fornece energia para formar novas ligações químicas no material (vitrificação) e às vezes novos minerais (por exemplo, formas de mulita do caulim na queima da porcelana). Esmaltes à prova d’água, decorativos ou funcionais podem ser adicionados antes da primeira queima ou podem exigir uma queima subsequente (mais comum). A primeira queima de uma cerâmica produz um produto chamado bisque. O primeiro disparo queima produtos orgânicos e outras impurezas voláteis. O segundo (ou terceiro) disparo pode ser chamado de envidraçamento.

Exemplos e usos da cerâmica

Cerâmica, tijolos, azulejos, louça de barro, porcelana e porcelana são exemplos comuns de cerâmica. Esses materiais são bem conhecidos para uso em construção, artesanato e arte. Existem muitos outros materiais cerâmicos:

No passado, o vidro era considerado uma cerâmica, porque é um sólido inorgânico que é queimado e tratado da mesma forma que a cerâmica. No entanto, como o vidro é um sólido amorfo, o vidro é geralmente considerado um material separado. A estrutura interna ordenada da cerâmica desempenha um grande papel em suas propriedades.

Carbono e silício puro sólido podem ser considerados cerâmicos. Em sentido estrito, um diamante pode ser chamado de cerâmica.

Forno de cerâmica

O carboneto de silício e o carboneto de tungstênio são cerâmicas técnicas que possuem alta resistência à abrasão, tornando-os úteis para blindagem corporal, placas de desgaste para mineração e componentes de máquinas.

O óxido de urânio (UO2) é uma cerâmica usada como combustível de reator nuclear.

A zircônia (dióxido de zircônio) é usada para fabricar lâminas de facas de cerâmica, pedras preciosas, células de combustível e sensores de oxigênio.

O óxido de zinco (ZnO) é um semicondutor.

O óxido de boro é usado para fazer armaduras.

Óxido de estrôncio cobre bismuto e magnésio diboreto (MgB2) são supercondutores.

A esteatita (silicato de magnésio) é usada como isolante elétrico.

O titanato de bário é usado para fabricar elementos de aquecimento, capacitores, transdutores e elementos de armazenamento de dados.

Os artefatos de cerâmica são úteis em arqueologia e paleontologia porque sua composição química pode ser usada para identificar sua origem. Isso inclui não apenas a composição da argila, mas também a da têmpera- os materiais adicionados durante a produção e a secagem.

Propriedades da Cerâmica

A cerâmica inclui uma variedade tão grande de materiais que é difícil generalizar suas características. A maioria das cerâmicas exibe as seguintes propriedades:

  • Alta dureza
  • Geralmente quebradiço, com baixa tenacidade
  • Alto ponto de fusão
  • Resistência química
  • Baixa condutividade elétrica e térmica
  • Baixa ductilidade
  • Alto módulo de elasticidade
  • Alta resistência à compressão
  • Transparência óptica para uma variedade de comprimentos de onda
  • As exceções incluem cerâmica supercondutora e piezoelétrica.

Fonte:

Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. “How Are Ceramics Used in Chemistry?” ThoughtCo, Feb. 11, 2020, thoughtco.com/ceramic-definition-chemistry-4145312.