Silício no vidro

O que é vidro?

Qualquer que seja o tipo de vidro, estes manifestam características comuns, como:

 I. Apresentar uma estrutura amorfa ou vítrea, isto é, um estado de matéria que combina a estrutura ordenada dos materiais sólidos cristalinos, com a estrutura desordenada, característica dos líquidos –  estado vítreo. Os átomos no vidro, embora apresentem um arranjo desordenado, apresentam uma posição fixa

 II.    Apresentar um comportamento particular durante o arrefecimento. Como se sabe, o vidro resulta de um arrefecimento rápido de materiais que foram fundidos, tornando-se rígidos, sem, no entanto, adquirirem uma estrutura sólida cristalina.

    Contudo, o processo inverso da fusão é a cristalização, que surge normalmente, por arrefecimento do líquido, à mesma temperatura que ocorre a fusão. Por exemplo, um material que funde a uma temperatura de 1500º C, cristaliza à mesma temperatura, quando se verifica o arrefecimento do material fundido.

    Assim, para que ocorra vitrificação é necessário que o arrefecimento seja de tal forma rápido, que não dê tempo para haver uma reorganização da estrutura atômica dos materiais, requerida pela cristalização.

Matéria prima do vidro:

   Existem areias que pelas suas características granulométricas e pelo seu elevado grau de pureza (quase monominerálicas), têm constituído matéria prima fundamental para o fabrico do vidro, entre outras aplicações. É o caso das areias brancas siliciosas As areias deste tipo incluem-se nas areias siliciosas do Quaternário Glacial. De fato, a formação da maioria dos depósitos superficiais, ocorreram durante este período, mais precisamente no Pleistocénico (há cerca de 1.8 a 0.01 milhões de anos), em que ocorreram importantes variações climáticas à escala do globo que se caracterizaram pela alternância de períodos glaciários e interglaciários, com glaciações a atingirem, inclusivamente, as latitudes médias. Durante longos períodos uma larga superfície da    Terra esteve coberta por uma espessa camada de gelo, devido às baixas temperaturas que se fizeram sentir.

Os silicatos

   A classe mineral dos silicatos é a mais importante das classes de minerais, pois aproximadamente 30% de todos os minerais conhecidos são silicatos. Com exceções de menor significado, todos os minerais que formam as rochas magmáticas são silicatos, constituindo assim, cerca de 70% da crosta terrestre. Esta predominância não é surpreendente, refletindo a abundância do oxigênio e do silício na crosta terrestre. 

   A unidade química básica dos silicatos, sobre a qual se baseia toda a sua estrutura, é a molécula SiO4 (figura ao lado), em que cada íon Si⁴⁺ se liga a quatro oxigênios (O2-), situados no vértice de um tetraedro.

   Os tetraedros de SiO4 podem existir como unidades independentes, dentro da estrutura dos minerais silicatados, ou podem ligar-se.

   A associação de tetraedros resulta do fato de cada oxigênio (situado nos vértices do tetraedro), ter a potencialidade de se ligar ao silício de outro tetraedro. Nos silicatos os tetraedros unem-se pelos vértices. À capacidade que os tetraedros têm de se ligar entre si, por compartilha de átomos de oxigênio, dá-se o nome de polimerização.  A capacidade de polimerização dos silicatos é a origem da sua variedade.