Interdisciplinaridade

VIDRO: HISTÓRIA, PREPARAÇÃO E USOS

As amostras de vidro mais antigas de que se tem conhecimento remontam a 2500 anos a.C. Na verdade são contas fabricadas pelos egípcios.

A técnica de "soprar vidro" só foi inventada por volta de 200 a.C. Ela é indispensável para modelá-lo em forma de garrafas, taças ou copos. Existe discordância quanto ao local da invenção: se na Babilônia (situada na parte sul da Mesopotâmia) ou na área costeira da Fenícia, região histórica onde estão localizados o Líbano, parte de Israel e da Síria.

O vidro é preparado com a areia. Esta é apenas óxido de Silício - conhecido usualmente como sílica - praticamente puro. A sílica apresenta uma estrutura baseada em um arranjo no qual cada átomo de oxigênio se une a dois átomos de silício e cada silício a quatro átomos de oxigênio, formando uma grande cadeia: ...- Si - O - Si - O - Si - O - Si - O -...

Essa cadeia pode formar complicados emaranhados tridimensionais. Daí decorre o alto ponto de fusão desse material: 1710ºC. As cadeias de silício e oxigênio recebem o nome de cadeias de siloxano. A adição de óxidos metálicos reduz o ponto de fusão da sílica até atingir valores em torno de 800ºC. Isso porque, durante o aquecimento as cadeias de siloxano são quebradas, formando os silicatos dos respectivos metais.

Para fabricar vidro, aquece-se sílica com cal (óxido de cálcio) e barrilha (nome comercial do carbonato de sódio). Em razão do baixo custo, essas substâncias são ainda mais usadas. O vidro resultante, que recebe o nome de vidro calcossódico, é adequado para janelas, frascos de embalagens e bulbos de lâmpadas.

Se à sílica forem adicionadas quantidades de oxido de chumbo, que podem atingir até 30%, obtem-se um vidro de alta densidade e alto índice de refração, denominado vidro flint. Este se presta para a confecção de vidraria refinada, como cálices, e taças (impropriamente chamados de cristal, pois na realidade são feitos de vidro), caracterizados pela aparência muito brilhante. Isso porque refratam intensamente a luz, ou seja, separam bastante as cores que constituem a luz branca. O vidro flint é também usado na construção de prismas destinados a aparelhos de medidas ópticas e para fazer lentes de óculos.

Atualmente, fluoretos, óxidos de bário, zinco e lantânio são aditivos usados para preparar vidros de alta refração.

Um vidro muito empregado, o Pyrex, é obtido pela adição de óxido de alumínio (alumina) e óxido de boro à sílica. Tem-se então os vidros borossilicatos, que se caracterizam por baixo coeficiente de expansão linear. Com isso é possível confeccionar assadeiras e outras vidrarias domésticas ou de laboratório capazes de suportar aquecimentos ou resfriamentos sem trincar.

Alguns metais conferem cor ao vidro. Assim, óxidos de ferro dão ao vidro uma coloração verde ou amarela. Oxido de manganês produz cor violeta, o de cobalto, azul. A adição de ouro na forma metálica pode originar tons vermelhos, púrpura ou azuis.

As fibras ópticas - que substituíram os fios elétricos convencionais de cobre, usados como condutores nos equipamentos de telecomunicação - são fabricadas unicamente de oxido de silício. Este não pode conter impurezas, nem ao menos água. Um dos meios de atingir esse exigente padrão de qualidade consiste na síntese do oxido de silício pela reação de tetracloreto de silício com oxigênio, usando uma chama alimentada a gás metano.

CIMENTO: ORIGEM, PREPARAÇÃO E USOS

No passado, todo esse material de construção provinha estritamente dos recursos naturais oferecidos pelo meio ambiente, como, por exemplo, a madeira fornecida pelas inúmeras espécies de arvores e as pedras encontradas no leito dos rios. Mas, seja qual for o tipo de material utilizado, é preciso dispor de algum aglutinante que permita uni-lo. Foi por isso que os egípcios empregaram uma argamassa de gesso impuro no interior das pirâmides para o assentamento das pedras e o revestimento das paredes. Quimicamente, o gesso é sulfato de cálcio, que, misturado com água, forma uma massa pegajosa e moldável.

Os gregos e os romanos aprenderam, possivelmente dos egípcios, a usar uma argamassa de material vulcânico (constituída principalmente por silicatos), areia (oxido de silício praticamente puro) e água. O coliseu romano é um exemplo de construção antiga que foi erguida com esse tipo de cimento primitivo.

Nas construções da Idade Média, era comum o uso de uma mistura de areia e cal, algumas vezes desidratada por um prévio aquecimento, embora os resultados fossem precários.

A tecnologia das construções teve um grande avanço com o uso do cimento Portland, em 1824. Com ele é possível obter uma argamassa que, após endurecida, tem a aparência de uma pedra de construção que era extraída e empregada na ilha de Portland, na Inglaterra. Daí o nome.

Para a obtenção desse cimento, são misturados calcário (carbonato de cálcio) e argila (mistura de vários silicatos). Ao aquecer essa mistura a 1500ºC, obtém-se um material apelidado de clínquer. A seguir, são adicionados 5% de gesso, afim de retardar o endurecimento e melhora a liga, isto é, a capacidade de adesão. Na realidade, o clínquer tem uma grande quantidade de silicato de cálcio anidro, que em contato com a água sofre transformações por hidratação e hidrolise. São as reações químicas envolvidas nesses processos que permitem a formação de um gel coloidal de alta área superficial interna, que forma uma massa grudenta. Esta une as partículas maiores, formadas por grãos de areia (adicionada para preparar argamassa) ou pedaços de pedra britada (adicionada para preparar o concreto), originando, após a secagem, uma massa dura e resistente. Na superfície ocorrem também reações com o gás carbônico do ar. Com isso, o processo de cura do cimento dura anos, durante os quais todos os processos químicos referidos prosseguem, ainda que em baixa velocidade.

A analise de uma amostra de cimento Portland apresenta de 60 a 67% de oxido de cálcio, de 17 a 25% de oxido de silício, de 3 a 8% de oxido de alumínio, quantidades variáveis de até 6% de oxido de ferro, alem de pequenas quantidades de sulfato de magnésio e de óxidos de magnésio, sódio e potássio.

Misturado com o amianto - mineral fibroso constituído por silicato de magnésio -, dá origem ao cimento-amianto. Pelas suas boas qualidades impermeáveis, esse cimento é usado para a confecção de caixas-d'água e telhas para grandes coberturas.