Como a areia se transforma em algo tão diferente como vidro transparente?

Por que o vidro é transparente se é feito de areia? - Pergunta de Jairo Ribas, de Cristalina (GO)

Pergunta marota, caro cristalinense. Para responder dúvidas como esta, sempre consulto o digníssimo Claudio Furukawa, do Instituto de Física da USP (Universidade de São Paulo).

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Para início de conversa, o professor nomeia a matéria-prima principal da areia e, consequentemente, do vidro comum: o dióxido de silício. "Se olharmos a areia bem de perto, veremos pequenos cristais, quase transparentes. Esse 'quase' ocorre porque os formatos dos grãos são irregulares e contêm impurezas", afirma o físico.

Mas como é que grãos irregulares e sujos se transformam em algo liso e cristalino? Tem que tacar fogo —e muito. Quando a areia é aquecida acima de 1.500 ºC, ela deixa de ser sólida, derrete e vira líquida, do jeitinho que o gelo vira água. Furukawa conta que nos líquidos, os átomos não ficam em formação organizada. Este estado de desorganização é chamado de amorfo.

No meio do fogaréu, portanto, os grãos de areia se fundem e formam um líquido pastoso e incandescente, com os átomos todos desorganizados. Ao ser resfriada rapidamente, a pasta de areia —que na verdade já é vidro líquido— fica viscosa e endurece sem dar tempo de os átomos se reorganizarem como numa estrutura sólida.

"Podemos dizer que o vidro é um sólido amorfo ou que está em estado, veja só, vítreo. É como se fosse um líquido com altíssima viscosidade, mas que não é classificado como líquido", diz Furukawa.

É parecido com o que acontece com grãos de açúcar aquecidos numa panela. Eles também se fundem e viram uma massa pastosa. Quando essa mistura é resfriada rapidamente, vira um caramelo transparente e duro, como um "vidro de açúcar", muito usado em cenas de filmes em que atores saltam sobre janelas ou paredes e acabam estilhaçando tudo. Ah, a doce ilusão do cinema.

Ok, já sabemos então que o vidro é isentão: não é sólido nem líquido, muito pelo contrário. E uma das características deste estado amorfo do vidro é a alta transparência. Para um objeto ser transparente, ele deve permitir que o espectro visível da luz o atravesse sem distorções.

A transparência nada mais é do que a habilidade dos átomos que compõem um objeto de interagir com a luz, fazendo com que ela se propague numa determinada direção. No caso do vidro, através do objeto. Só que o professor Furukawa chama atenção para um detalhe importante: não é todo tipo de luz que o vidro deixa passar.

A luz visível atravessa numa boa. Já a radiação ultravioleta (UV), cujo comprimento de onda é mais curto que o da luz visível, é absorvida pelo vidro comum em vez de atravessá-lo, e por isso se converte em calor.

Para aplicações que precisam de transparência para a radiação ultravioleta, como lâmpadas UV com ação germicida, há vidros fabricados com óxido de silício de altíssima pureza aquecidos até 2.200 ºC e resfriados em várias etapas.

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