Como ocorre a química do vidro

vidros

Vidro é composto por uma mistura formada por sílica ou dióxido de silício (SiO(oriundo, na maioria das vezes, do quartzo), barrilha ou soda (carbonato de sódio – Na2CO3) e calcário (carbonato de cálcio – CaCO3). Para a fabricação do vidro esses três compostos inorgânicos devem ser triturados, transformados em pó e misturados nas proporções adequadas. As indústrias tem adotado a adição de cacos de vidro como parte do processo de reciclagem e aumento do ciclo de vida do vidro. 

A História do Vidro

O vidro é feito de uma mistura de matérias-primas naturais. Conta-se que ele foi descoberto por acaso, quando, ao fazerem fogueiras na praia, os navegadores perceberam que a areia e o calcário (conchas) se combinaram através da ação da alta temperatura. Há registros de sua utilização desde 7.000 a.C. por sírios, fenícios e babilônios.

Hoje, o vidro está muito presente em nossa civilização e pode ser moldado de qualquer maneira: nos pára-brisas e janelas dos automóveis, lâmpadas, garrafas, compotas, garrafões, frascos, recipientes, copos, janelas, lentes, tela de televisores e monitores, fibra ótica e etc.

As matérias-primas do vidro sempre foram as mesmas há milhares de anos. Somente a tecnologia é que mudou, acelerando o processo e possibilitando maior diversidade para seu uso.

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Compostos comumente encontrados nos vidros

Sílica (areia, seixos de quartzo)

dióxido de silício

SiO2

Soda (carbonato de sódio (Na2CO3): natrão, cinzas de plantas marinhas

óxido de sódio

Na2O

Cal (giz, calcário (CaCO3))

óxido de cálcio

CaO

Potássio (cinzas de plantas do interior (K2O))

óxido de potássio

K2O

Chumbo (metal com chumbo oxidado)

óxido de chumbo

PbO

Boro (mineral moderno)

óxido bórico

B2O3

Magnésio (impureza)

MgO

Alumínio (impureza)

Al2O3

Ferro (impureza)

Fe2O3

 

Como os vidros são obtidos

Para a obtenção do vidro a mistura contendo os três componentes básico é calcinada a uma temperatura de cerca de 1500 ºC. Nessa temperatura é formada uma massa líquida pastosa e homogênea composta de silicatos de sódio e cálcio, que é a composição química do vidro comum:

barrilha + calcário + areia → vidro comum + gás carbônico
Na2CO+ CaCO+ SiO→ silicatos de sódio e cálcio + gás carbônico
x Na2CO+ y CaCO+ z SiO→ (Na2O)(CaCO)y . (SiO2)z + (x + y) CO2

É importante dizer que o CO2 formado no processo de calcinação deve ser eliminado no forno de fusão para que não se formem bolhas no vidro. Agora a massa pastosa é modelada conforme o objeto desejado de produzir para ser resfriado.

Composição básica dos vidros

Exisitem milhares de diferentes composições químicas podem ser transformadas em vidro. Fórmulas diferentes afetam as propriedades mecânicas, elétricas, químicas, ópticas e térmicas dos vidros produzidos. Não existe uma composição química única que caracteriza todos os vidros.

O vidro típico contém formadoresfundentes e estabilizadores:

  • Os formadores constituem a maior porcentagem da mistura a ser derretida. No vidro soda-cal-sílica típico, o primeiro é a sílica (dióxido de silício) na forma de areia.
  • Os fluxos diminuem a temperatura na qual os formadores irão derreter. Soda (carbonato de sódio) e potássio (carbonato de potássio), ambos álcalis, são fluxos comuns. O vidro de potássio é ligeiramente mais denso do que o vidro de refrigerante.
  • Os estabilizadores tornam o vidro forte e resistente à água. O carbonato de cálcio, freqüentemente chamado de calcário calcinado, é um estabilizador. Sem um estabilizador, a água e a umidade atacam e dissolvem o vidro.

A tabela abaixo mostra diversos componentes dos vidros. Suas composições podem ser representadas listando as porcentagens de peso do seus componentes:

  1.  um vidro de sílica-cal moderno típico (usado para fazer garrafas e janelas);
  2. laboratório e alguns utensílios de cozinha; 
  3. óptico, alto cristal de chumbo;
  4. 96% de vidro de sílica (pode suportar temperaturas muito altas); 
  5. um típico vidro de soda-cal-sílica da Roma Antiga.

 

 

1

2

3

4

5

Sílica

SiO2 

73,6%

80,0%

35,0%

96,5%

67,0%

Soda

Na2O

16,0

4

18,0

Lima

CaO

5,2

8,0

Potassa

K2O

0,6

0,4

7,2

1.0

Magnésia

MgO

3,6

1.0

Alumina

Al2O3

1.0

2.0

0,5

2,5

Óxido de ferro

Fe2O3

0,5

Óxido bórico

B2O3

13,0

3,0

Óxido de chumbo

PbO

58,0

0,01

Tipos de Vidro

Existem muitos tipos de vidros que apesar de partirem da mesma base, possuem composições diferentes, de acordo com a finalidade a que se destinam. Veja a tabela a seguir.

Tipos

Aplicações

Vidro para embalagensgarrafas, potes, frascos e outros vasilhames fabricados em vidro comum nas cores branca, âmbar e verde;
Vidro planovidros de janelas, de automóveis, fogões, geladeiras, microondas, espelhos, etc .
Vidros domésticostigelas, travessas, copos, pratos, panelas e produtos domésticos fabricados em diversos tipos de vidro;
Fibras de vidromantas, tecidos, fios e outros produtos para aplicações de reforço ou de isolamento;
Vidros técnicoslâmpadas incandescentes ou fluorescentes, vidros para laboratório, para ampolas, para garrafas térmicas, vidros oftálmicos e isoladores elétricos.

 

Fonte:

Corning Museum of Glass

Brasil Escola

Recicloteca

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