A Qumica do Vidro

Externato Cooperativo da Benedita Instituto Nossa Senhora da Encarnao

Curso Cintifico-Humanistsco: Cincias e Tecnologias Qumica 12Ano Prof. Isabel Lucas

A Qumica do VidroTrabalho realizado no mbito da disciplina de Qumica, do Externato Cooperativo da Benedita, sujeita a avaliao pela prof. Isabel Lucas.

Trabalho realizado por: Joo Rafael Rodrigues Siopa, 12A, n15

Benedita, 31 de Maio de 20112

ndiceIntroduo ....................................................................................................................... 5 Cristalinidade e Temperatura de Transio Vtrea .................................................... 6 Temperatura de Transio vtrea ............................................................................. 7 Mas afinal, o que o vidro? De que feito? ................................................................. 8 A Histria do Vidro ........................................................................................................ 9 Em Portugal .............................................................................................................. 11 A Qumica que o Vidro transpira ........................................................................... 11 Propriedades do Vidro ................................................................................................. 15 Durabilidade ............................................................................................................... 15 Dureza......................................................................................................................... 15 Permevel luz (Transparncia) ................................................................................ 16 Resistente ao calor ...................................................................................................... 17 Reciclabilidade ........................................................................................................... 18 Impermevel gua ................................................................................................... 18 Baixa Condutibilidade Trmica .................................................................................. 19 Excelente Isolante Elctrico ....................................................................................... 19 Recursos abundantes na Natureza .............................................................................. 19 Tipos de Vidros e Aplicaes ....................................................................................... 19 Vidro Comum . ........................................................................................................... 19 Vidro de Slica Pura. ................................................................................................... 19 Vidros de Chumbo ...................................................................................................... 19 Vidro Prova de Bala ................................................................................................. 20 Vidro Laminado.......................................................................................................... 20 Vidro Impresso ........................................................................................................... 21 Vidro Temperado. ....................................................................................................... 21 Vidros de Boro-Silicato (Pirex) .................................................................................. 21 Vidro Esmaltado. ........................................................................................................ 21 Vidro Aramado ........................................................................................................... 21 Vidros de Controlo Solar. ........................................................................................... 21 Vidro Anti-Reflexo ..................................................................................................... 22 Vidro Espelhado. ........................................................................................................ 22 3

Fibra ptica ................................................................................................................. 22 Tijolos de Vidro .......................................................................................................... 23 Vitrocermicas ............................................................................................................ 23 Vidros coloridos ou Vitrais.. ...................................................................................... 23 Industria e Produo de Vidro .................................................................................... 24 Fabrico do Vidro Vidro Soprado ............................................................................. 24 Fabrico do vidro Vidro Float (Float Glass) ............................................................ 26 Fabrico do vidro Folheamento do vidro .................................................................. 27 Fabrico do vidro Tmpera do vidro ......................................................................... 28 Vantagens e Desvantagens da utilizao do vidro ..................................................... 28 Vantagens ................................................................................................................... 28 Desvantagens .............................................................................................................. 29 O Vidro e Meio Ambiente ............................................................................................ 29 Reciclagem do Vidro .................................................................................................... 30 Vantagens da Reciclagem do Vidro ........................................................................... 33 Concluso ...................................................................................................................... 35 Bibliografia .................................................................................................................... 36

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IntroduoO vidro foi desde sempre, um material bastante importante no nosso quotidiano. Hoje em dia um bem essencial, usado nas mais diversas aplicaes, como em janelas, utenslios de cozinha, decorao, aparelhos electrnicos, lmpadas, etc.. Como tudo na vida, o vidro possui a sua qumica, que bastante especial. ela que determina os vrios tipos de vidro existentes, bem como as suas caractersticas fsicoqumicas. Por isso, neste trabalho apresentado aspectos importantes sobre o vidro, como a sua histria, a sua constituio, os vrios tipos de vidro, as suas caractersticas, entre outras coisas que so extremamente relevantes. Basicamente, neste trabalho, realizado no mbito da disciplina de Qumica de 12Ano, apresentado o estudo por mim elaborado, sobre o Vidro.

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Cristalinidade e Temperatura de Transio VtreaAs substncias podem ser divididas, quanto sua cristalinidade, em substncias: Cristalinas (Cristais) Material slido cujas unidades estruturais (tomos, ies ou molculas) se encontram organizadas de forma regular. So constitudas por unidades estruturais em posies bem definidas, caracterizando-se por uma matriz repetitiva. Tm superfcies planas bem definidas, que fazem ngulos fixos umas com as outras. exemplo de cristal o mineral de quartzo.

Fig.1. Quartzo.

Semi-cristalinas Materiais onde coexistem zonas amorfas e zonas cristalinas. As zonas cristalinas atingem frequentemente dimenses da ordem do comprimento de onda da luz visvel. Essas estruturas cristalinas desviam a luz e por essa razo os plsticos semi-cristalinos so, geralmente, translcidos, enquanto os amorfos so transparentes. No entanto, atravs do controlo das condies de arrefecimento possvel conseguir que alguns produtos feitos com plsticos semi-cristalinos tenham uma transparncia elevada. Um exemplo de polmero semi-cristalino o caso do polietileno.

Fig. 2. Polietileno.

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Amorfas Slido cujas unidades estruturais esto organizadas desordenadamente e que possuem uma temperatura de transio vtrea. Exemplo: o vidro e alguns polmeros, como o poliestireno.

Fig.3. Peas de vidro

Temperatura de Transio vtrea A temperatura de transio vtrea o ponto de temperatura onde h a transio lquido-slido, num slido amorfo, sendo diferente da transio lquido-slido, em materiais cristalinos, vulgarmente chamada de temperatura de fuso. Durante a transio vtrea h muitas propriedades que variam continuamente com a temperatura. Na transio lquido-cristal, no entanto, essas propriedades tm uma descontinuidade temperatura de fuso. Quando um lquido origina um cristal, origina um cristal, geralmente a solidificao d-se no ponto de fuso, Tf, havendo uma diminuio significativamente do seu volume especfico. Um lquido que ao solidificar origina um vidro, torna-se mais viscoso medida que a temperatura diminui, passando de um estado pastoso, facilmente deformvel (tipo borracha), para um estado vtreo rgido e frgil num intervalo estreito de temperatura, no qual o declive da curva do volume especfico em funo da temperatura diminui consideravelmente. O ponto de interseco dos dois declives dessa curva define um ponto de transformao que se designa, como j foi referido por temperatura de transio vtrea, Tg.Grafico 1. Temperatura de Transio Vtrea.

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Mas afinal, o que o vidro? De que feito?O vidro uma substncia inorgnica, amorfa (isto , com uma temperatura de transio vtrea) e fisicamente homognea, obtida por resfriamento de uma massa em fuso que endurece pelo aumento contnuo de viscosidade at atingir a condio de rigidez, mas sem sofrer cristalizao. formado por uma massa em fuso, nomeadamente silicatos. A molcula de slica (SiO2) a unidade fundamental dos vidros. A molcula da slica tetradrica, tendo um tomo de silcio ligado a quatro tomos de oxignio. Assim, estes tetraedros ligam-se atravs dos tomos de oxignio, obtendo uma rede cristalina tridimensional, com elevado ponto de fuso (1710C).

Fig. 4. tomo de Silcio ligado a quatro tomos de Oxignio.

A slica fundida pode formar cristais ou slidos amorfos, consoante o tipo de arrefecimento a que sujeita: Quando o arrefecimento lento, a slica pode vir a formar cristais, como o quartzo, que tambm a contm, na sua constituio. Isto porque as ligaes entre os tetraedros tm mais tempo para retomar as ligaes e, portanto, forma um cristal, com uma estrutura organizada e regular. Quando o arrefecimento rpido, a slica forma ento uma substncia amorfa, neste caso o vidro, porque no h tempo para haver reestruturao das ligaes entre os tetraedros das molculas de slica, no tendo uma organizao ordenada.

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O vidro feito, basicamente, de areia (que constituda por slica), calcrio, barrilha, corantes e descorantes. As matrias primas que compem o vidro so os vitrificantes, fundentes e estabilizantes. Os fundentes possuem a finalidade de facilitar a fuso da massa de slica (dado que a slica tem um ponto de fuso bastante elevado cerca de 1710C), e so compostos de Carbonato de Sdio e xido de Potssio. Os estabilizantes tm a funo de impedir que o vidro composto de silcio e lcalis seja solvel, e so: Carbonato de Clcio, xido de Magnsio e xido de Zinco. A slica, matria-prima essencial, apresenta-se sob a forma de areia e encontra-se no leito dos rios e nas pedreiras.

A Histria do VidroA arte de fabricar o vidro muito antiga. Uma das histrias conhecidas sobre a descoberta do vidro, relata que, h uns 5000 anos, uns mercadores fencios tero desembarcado nas margens do rio Belo, na Sria. Estes mercadores, para cozerem os alimentos, tero recorrido a folhas de uma planta existente no local (a planta Kali), para fazerem uma fogueira na areia. Segundo esta lenda, a cinza destas folhas ter fornecido o carbonato de sdio, que misturado com as areias originou um lquido transparente, que quando frio, adquiriu um aspecto duro e liso, semelhante a uma pedra preciosa - o vidro. evidente que esta histria no passa de uma lenda, pois para a produo do vidro so necessrias temperaturas muito elevadas (>2000 C), pelo que o calor produzido numa fogueira no pode concentrar temperaturas desta ordem de valores. A arte de fabricar o vidro ter surgido na Mesopotmia, h pelo menos quarenta sculos. A descoberta de lminas de argila, datadas de 2700 anos, nas quais se encontram registadas instrues relativamente ao fabrico do vidro, levaram os historiadores a pensar que estas instrues tero sido copiadas ao longo de sculos. Tambm os egpcios conheciam a tcnica de fabrico do vidro (1400 anos a.C.) pois existem, para alm de objectos de vidro, algumas gravuras datadas dessa poca, que representam o processo de fabrico de vidro. Aproximadamente um sculo d.C., a descoberta de uma Cana de Vidreiro, demonstra que esta tcnica muito antiga, permitindo a produo de materiais de vidro com as mais variadas formas.

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Mais recentemente, no sculo 17 e18, deu-se a industrializao do fabrico do vidro, comeando-se a produzir vidro plano, tendo este entrado no mercado da construo civil e decorao de interiores. A partir de 1920, as tcnicas de fabrico de vidro sofreram grande evoluo, de tal forma que actualmente, o vidro constitui a matria-prima de vrios utenslios domsticos, de materiais laboratoriais, mdicos e industriais, etc..

Fig.5( esquerda). Representao da Lenda. Fig.6(em cima). Cana de Sopro. Fig.7 ( direita). Fbrica antiga de produo de vidro, atravs de cana de sopro.

No entanto, actualmente, o vidro tem vindo a ser substitudo por polmeros e plsticos, nas suas diversas aplicaes, como, no caso das garrafas, em que o vidro tem vindo a ser substitudo por plstico, nomeadamente, o PET. Relativamente ao PET, o vidro tem vantagens e desvantagens: Material Vantagens Leveza; PET Relativamente inquebrvel; Econmico. No Risca; Vidro Resistente ao calor. Desvantagens Pouco resistente ao calor (deforma a cerca de 65C); Risca com facilidade. Frgil; Pesado; Caro. 10

Em Portugal Foi s no sculo XVIII que se estabeleceu em Portugal a indstria vidreira na Marinha Grande e ainda hoje esta existe. Anteriormente, h notcia, desde o sculo XV, da existncia de alguns produtores artesanais de vidro. conhecido o labor do vidreiro Guilherme, que trabalhou no Mosteiro da Batalha. O vidro era obtido atravs da incinerao de produtos naturais com carbonato de sdio (erva-maaroca). Houve diversos fornos para a produo vidreira em Portugal, mas a passagem de uma produo artesanal, muito limitada, para a produo industrial foi lenta. Uma fbrica existente em Coina veio a ser transferida para a Marinha Grande, em consequncia da falta de combustvel. Estava-se no reinado de D. Joo V. A proximidade do Pinhal de Leiria, teria aconselhado a transferncia da antiga Real Fbrica de Coina. Depois, o Marqus de Pombal concedeu um subsdio para o reapetrechamento desta fbrica vidreira na Marinha Grande. Em 1748 estabeleceu-se na Marinha Grande, dedicando-se ali indstria vidreira. A abundncia de matrias-primas e de carburante aconselhavam o fomento dessa indstria naquela regio. Em 1769 o ingls Guilherme Stephens beneficiou de importante proteco do Marqus de Pombal e estabeleceu-se na mesma localidade: subsdios, aproveitamento gratuito das lenhas do pinhal do Rei, isenes, etc. A Real Fbrica de Vidros da Marinha Grande desenvolveu-se a ponto de ser Portugal, a seguir Inglaterra, o primeiro pas a fabricar o cristal.

A Qumica que o Vidro transpiraComo j foi referido, o principal constituinte do vidro a slica. (SiO2). A mistura de areia com os demais componentes do vidro dirigida at o forno de fuso com temperatura de at 1.700C e, nesse estgio, a sua consistncia igual a caramelo. A forma bsica da slica tem o formato de uma pirmide, com um tomo de Silcio no centro, ligado covalentemente a quatro tomos de Oxignio nas suas pontas: tem a frmula qumica SiO4 e tem carga negativa (SiO44-).Fig.8. Estrutura tetradrica da Slica.

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Reaces Bsicas Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + x SiO21500C

Na2SiO3 + CO2 (Na2O)(SiO2)(x+1)

Resfriando-se rapidamente a slica derretida, uma organizao do tetraedro formada, ligada pelas pontas, originando um material amorfo conhecido como slica vtrea. Por razes prticas e econmicas, o ponto de derretimento e a viscosidade elevados da Slica so reduzidos adicionando o xido do Sdio (um fluxo) na forma de um Carbonato e os tomos do SdioOxignio incorporam a rede do SilcioOxignio, de acordo com seus estados de valncia. Estes tomos so conhecidos como formadores da rede. Outros constituintes principais do vidro liso: O clcio e o magnsio incorporam a estrutura da rede como modificadores da rede e a aco destes modificadores fazer as estruturas mais complexas de modo que quando os componentes so derretidos juntos, no processo de resfriamento, seja mais difcil para os tomos se arranjar em configuraes apropriadas para que a cristalizao ocorra. No processo de produo de vidro, a taxa resfriamento arranjada conforme a viscosidade aumenta e a mobilidade dos tomos impedida, evitando assim que a cristalizao ocorra.

Fig. 9. Rede SlicioOxignio

No fabrico do vidro, lhe muito frequente a adio de corantes (Pigmentos) que, pelo prprio nome indica, do cor ao vidro que, supostamente, transparente. Ou ento, o prprio vidro pode adquirir cor, sem a adio de qualquer corante, cor essa que proveniente de possveis impurezas que as matrias-primas possam ter. Neste ltimo 12

caso, existe a adio de descorantes, que retiram a colorao indesejada que o vidro possui, tornando transparente, como naturalmente costuma ser, ou prepar-lo para a colorao artificial, atravs dos tais corantes. Estes descorantes so, usualmente, o xido de Mangans e o xido de Crio. No caso dos corantes, estes do cor quando os electres, da orbital d dos metais de transio sofrem excitao, aquando um fornecimento de energia. Na tabela seguinte possvel ver alguns tipos de corantes qumicos utilizados, bem como as respectivas cores que esses compostos fornecem ao vidro.

Compostos xidos de Ferro xidos de Mangans xido de Cobalto Cloreto de Ouro Compostos de Selnio xidos de Carbono Mistura de Mangnsio, Cobalto, Ferro xidos de Antimnio xidos de Urnio Compostos de Enxofre Compostos de Cobre Compostos de Estanho Chumbo com Antimnio

Cores Verdes mbar, Ametista, Descolorante Azul Profundo Vermelho Vermelhos mbar Preto Branco Amarelo, Verde, Brilhante mbar / Marrom Luz azul, Vermelho Branco Amarelo

Tabela 1. Compostos utilizados como corantes, na produo do vidro.

So tambm utilizados aquilo de que, cordialmente, chamamos de efeitos especiais. Podem ser aplicados ao vidro de modo a afectar a sua cor e aparncia geral. Temos o caso do Vidro Iridescente, ou Vidro ris, que feito pela adio de compostos metlicos no vidro ou pulverizando a superfcie com Cloreto de Estanho ou Cloreto de Chumbo e atravs de um reaquecimento, numa atmosfera redutora. Exemplos deste tipo de vidro so os culos antigos que parecem iridescentes a partir da reflexo da luz sobre muitas camadas de desgaste. 13

O Vidro Dicrico um efeito furta-cor em que o vidro parece ser de cores diferentes, dependendo do ngulo a partir do qual visto, da o nome que lhe atribudo. Este efeito causado pela aplicao de camadas muito finas de metais coloidais, como o ouro e a prata, no vidro. Estas camadas de metal servem, essencialmente, para proteger o vidro do desgaste e da oxidao. Existem ainda alguns vidros que tm a capacidade de brilhar no escuro. Este efeito o preferido por algumas pessoas, nomeadamente, os mais novos. Este fenmeno produzido atravs da adio de xidos de Urnio ao vidro, designando-se assim por Vidro de Urnio, inventado em 1830. Antigamente, embora hoje em dia continue a existir, haviam garrafas de vidro negro. Era um vidro escuro, preto ou verde, devido a efeito de impurezas, de natureza frrica, existentes nas areias usadas na sua produo ou ento impurezas de enxofre, no carvo utilizado para a produo de calor, a fim de derreter o vidro.

A Qumica tambm consegue explicar o facto de o Vidro ser transparente. A questo da espessura influencia muito, pois sabemos que um vidro mais grosso tende a ser mais opaco. Porm, existe um factor a mais para justificar a transparncia. O vidro formado basicamente por dixido de silcio fundido (SiO2) e, logo em seguida, resfriado. O slido formado, aps o resfriamento, amorfo, pois possui uma estrutura com partculas desordenadas, semelhante a um lquido. Geralmente, slidos so opacos devido a alta organizao das suas partculas, contrariamente aos lquidos e gases. O motivo do vidro ser transparente o mesmo do facto de podermos ver atravs de um lquido ou um gs. O espaamento entre as partculas permite a transparncia, alm disso, os electres dos tomos constituintes no absorvem a energia dos fotes no espectro visvel. Por isso ele transparente.

Fig. 10. Estrutura dos slidos, lquidos e gasosos.

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Propriedades do VidroO vidro tem diversas caractersticas e propriedades, que vo ser explicadas de seguida.

Durabilidade A durabilidade o tempo que um determinado objecto resiste, s

condies a que exposto. O vidro resiste por perodos muito longos, mais propriamente, sculos, embora que, ao longo do tempo este seja marcado por diversos factores, como por exemplo, a exposio a cargas excessivamente pesadas. Alm da tenso mecnica h poucos factores que danificam o vidro. A abraso pode fazer com que o vidro risque e remova qualquer revestimento que lhe foi aplicado. O ataque qumico tambm no um evento natural comum. gua potvel limpa no representa uma ameaa ao vidro, porm chuva cida pode ter efeito a longo prazo. O vidro tem boa resistncia maioria dos cidos com pouco tempo de exposio. Produtos alcalinos podem atacar a composio qumica da superfcie do vidro. Alcalinos so encontrados em cimento e, portanto, a contaminao do vidro durante a construo pode trazer danos, a menos que sejam imediatamente removidos. A gua que escorre de uma nova parede de tijolos ou de concreto sobre o vidro tambm pode conter produtos qumicos alcalinos suficientes para causar o ataque manifestado pelo lquido na superfcie do vidro. As marcas de furos no vidro podem ser causadas por respingo de solda de ferramentas usadas nas obras de construo. As partculas quentes fundem-se com a superfcie do vidro ou caem deixando um furo. Vidro antigo, por exemplo, uma produo de volume pr-moderna pode mostrar sinais de marcas de furos devido aos anos de exposio gua. Os elementos qumicos que formam o vidro tm que atingir um equilbrio entre as propriedades requeridas do produto resistncia ao ataque qumico, fora, temperatura de derretimento e dureza (viabilidade de trabalho).

Dureza A dureza consiste na resistncia que oferece a superfcie lisa de um

mineral ao ser riscada. O grau de dureza observado pela facilidade ou dificuldade relativa com que um mineral riscado por outro ou atravs de uma ponta de ao. 15

A escala de dureza foi estabelecida tomando como base uma srie de 10 minerais, com os quais se pode comparar a dureza de qualquer mineral, verificando se este risca ou riscado por um elemento da escala que se nos afigura de dureza semelhante ao exemplar em estudo.

A escala de dureza denominada de escala de Mohs e constituda por ordem crescente do grau de dureza do seguinte modo: 1) talco; 2) gesso; 3) calcite; 4) fluorite; 5) apatite; 6) ortoclase; 7) quartzo; 8) topzio; 9) corindo; 10) diamante. No caso concreto do vidro, este s riscado pelo diamante, sendo que, nas fbricas de produo de vidro, este cortado com pontas de diamante.

Permevel luz (Transparncia) Espectro visvel (ou espectro ptico) a poro do espectro

electromagntico cuja radiao pode ser captada pela vista humana. Identifica-se esta radiao como sendo a luz visvel, ou simplesmente luz. Esta faixa do espectro situa-se entre a radiao infravermelha e a ultravioleta. Para cada frequncia da luz visvel associada uma cor. A luz do dia (luz visvel) est relacionada com uma rea do espectro electromagntico com ondas entre 380 nm a 780 nm.

O vidro um material que permite a transmisso da luz. A quantidade de luz transmitida pode ser modificada por:. Reflexo - ocorre quando a superfcie do material reflecte a luz incidente. Consiste no retorno da energia incidente em direco regio de onde ela oriunda, aps entrar em contacto com uma superfcie reflectora. Absoro - expressa a fraco de radiao incidente absorvida. a parte da luz que "perdida" na massa do vidro. a parcela de energia que persiste no vidro aps incidir sobre ele. Transmisso - a fraco da radiao transmitida directamente atravs do vidro. a quantidade de luz remanescente aps a reflexo e a absoro. A luz transmitida pode ser modificada pela difuso, refraco e colorao.o

Difuso - ocorre quando o raio de luz transmitido distribudo em diversas

direces, ou na superfcie do vidro ou por reflexo irregular de partculas.

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o

Refraco - quando a luz passa por um material e entra em outro com um

ndice de refraco diferente, a velocidade da luz muda, o que causa alterao no raio de luz.o

Colorao - tipos de vidro com caractersticas especiais de transmisso de

luz e transmisso solar so invariavelmente coloridos, algumas vezes resultados de mudanas realizadas na composio do vidro - coloridos na massa - e algumas vezes pela aplicao de uma camada em sua superfcie.

Resistente ao calor Radiao infravermelha uma parte da radiao electromagntica

cujo comprimento de onda maior que o da luz visvel ao olho do ser humano, porm menor que o das microondas, consequentemente, tem menor frequncia que a da luz visvel e maior que a das microondas. O vermelho a cor de comprimento de onda mais larga da luz visvel, compreendida entre 700 nanometros e um milmetro. Os infravermelhos esto associados ao calor porque os corpos na temperatura normal emitem radiao trmica no campo dos infravermelhos. No espectro electromagntico, encontra-se entre a luz visvel e as microondas. A luz infravermelha tem uma variao de tamanho de ondas que vai do vermelho ao violeta. Conforme indicado no diagrama abaixo, apenas uma pequena faixa entre 380 nm e 780 nm do espectro solar recebida pela superfcie da terra visvel aos olhos.

Fig.11. Espectro Electromagntico.

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Quando as ondas infravermelhas, provenientes do sol, atingem a superfcie do vidro elas sofrem reflexo, transmisso ou absoro. Reflexo mede a capacidade da superfcie de um material reflectir a luz do sol (incluindo as ondas de luz visvel, infravermelho e ultravioleta) em uma escala de 0 a 1. Um valor 0.0 indica que a superfcie absorve toda a radiao solar e um valor de 1.0 indica total reflexo. Transmisso A transparncia do vidro permite a passagem dos raios solares que aquecem o ambiente. Esta transmisso medida atravs do factor solar do vidro. Quando a radiao incide sobre um vidro, uma parte da mesma reflectida para o exterior, outra parte passa directamente para o interior e o restante absorvido na massa do vidro da qual, em mdia, dois teros so irradiados para o exterior e o tero restante irradiado para o interior. Essa transmisso de calor varia de acordo com a espessura, a cor e a metalizao do vidro. Emissividade a capacidade de uma superfcie absorver ou emitir radiao electromagntica. O vidro tem emissividade alta por natureza. No entanto quando uma camada baixo-emissiva (vidro Low-E) aplicada, a superfcie do vidro no absorve a energia, mas sim a reflecte de volta para o ambiente, melhorando assim o valor de U (energia interna) da rea envidraada. Transmisso do calor solar total o total de calor que passa pelo vidro. Esse total determinado pelo coeficiente de sombreamento. Absoro Toda energia absorvida produz calor (em circunstncias especiais algumas ondas se tornam fluorescentes). O calor transita entre altas e baixas temperaturas. Porm, o calor produzido pela absoro aumenta a temperatura do material que pode ser conduzido atravs do material ou dissipado a partir da sua superfcie.

ser reciclvel.

Reciclabilidade A reciclabilidade consiste na possibilidade que um material tem de

O vidro um dos materiais mais reciclveis do Mundo e, talvez, um dos materiais mais reciclados. No entanto, nem todos os objectos de vidro podem ser reciclados, como podemos averiguar mais frente, neste trabalho.

Impermevel gua

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Um material impermevel um material que no deixa passar nenhum lquido. o caso dos vidros, que aquando a uma exposio gua, esta no passa.

Baixa Condutibilidade Trmica Excelente Isolante Elctrico Recursos abundantes na Natureza Os recursos necessrios para a produo de vidro so, como j foi

referido anteriormente, as areias, (que contm slica), e o natro, fonte de Carbonato de sdio, os quais so bastantes abundantes na Natureza e fceis de encontrar.

Tipos de Vidros e AplicaesExistem vrios tipos de vidros, os quais tm diferentes constituies, formas, caractersticas e tamanhos. Vidro Comum So constitudos por cerca de 71 a 73% de SiO2, 12 a 14 % de Na2O e 10 a 12% de CaO. So os de Natureza cal-soda, ou sdico-clcicos, sendo utilizados em janelas, garrafas, entre muitas outras aplicaes. Vidro de Slica Pura vidros constitudos apenas por slica, no contendo nenhum aditivo nem fundente. Estes vidros tm propriedades excelentes, como ser transparente, resistir corroso e resistir a grandes variaes de temperatura. Infelizmente, a slica muito difcil de trabalhar devido ao seu elevado ponto de fuso. Estes vidros so caros e, por isso, utilizam-se apenas em aplicaes muito restritas, como equipamentos essenciais de laboratrio, janelas de veculos espaciais, sistemas pticos em dispositivos espectrofotomtricos, etc.. Vidros de Chumbo, (designado popularmente por cristal) So vidros obtidos quando se adiciona, rede de slica, xido de chumbo, que podem ser de diversos teores. Os vidros com altas concentraes de xidos de chumbo tm menores temperaturas de fuso e elevados ndices de refraco. So facilmente gravados e polidos. A composio mdia deste tipo de vidro 66% de SiO2, 15% de Pb2O3, 8% de Na2O, 5% de K2O, 4% de CaO e 1% de Al2O3. 19

So usados em vidros pticos e para fins decorativos (cristais). Podem tambm utilizados em proteces de radiaes de elevada energia, invlucros de lmpadas fluorescentes e tubos de televiso.

Fig. 12. Cristal (Vidro de Chumbo)

Vidro Prova de Bala um vidro laminado mais espesso, com camadas de vidro e de um material polimrico, provavelmente, o PVB. Alguns destes vidros podem absorver a energia dos projcteis de grosso calibre, mesmo quando disparado a curtas distncias. Este tipo de vidro muito utilizado em blindagem de automveis e portas de bancos.

Fig. 13. Vidro prova de Bala.

Vidro Laminado um vidro constitudo por duas chapas de vidro, intercaladas com um plstico que , principalmente, um designado por PVB (Polibutileno de Vinilo). Assim, a principal caracterstica deste vidro o facto de, em caso de quebra, os pedaos de vidro restantes, ficam detidos no plsticos, permitindo que estes no caiam.

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usado em Proteco anti-vandalismo, proteco contra impacto de objectos, portas, janelas, carros, pavimentos, aqurios, etc.. Vidro Impresso A massa de vidro comum fundida passa atravs de cilindros de laminao. Estes cilindros esto gravados com motivos ornamentais e, ao passar por eles, a massa de vidro adquire a impresso dos motivos ornamentais e a espessura desejada. Usa-se em janelas, portas, Cabines de Duche, etc.. Vidro Temperado Este tipo de vidro tem como caracterstica partir-se em pequenas partculas, no apresentado, no entanto, ngulos cortantes. Assim, classificado de no estilhavel, e como tal, considerado um vidro de segurana. feito por um processo designado de tmpera, descrito mais frente. utilizado em cabines de duche, elementos corta-fogo, janelas, montras, caixas de bancos, colectores solares, paragens de autocarros, etc.. Vidros de Boro-Silicato (Pirex) so vidros nos quais os xidos alcalinos foram substitudos por xidos de boro na rede de slica vtrea, originando um vidro com menor expanso trmica. So constitudos por 81% de SiO2, 2% de Al2O3, 4% de Na2O, 12% de B2O3. Este vidro utilizado em equipamentos laboratoriais, tubagens e fornos hermticos. Vidro Esmaltado Tipo de vidro obtido atravs da aplicao de esmaltes vitrificveis, fundido durante o processo de tmpera. usado em montras, coberturas, entre outras aplicaes. Vidro Aramado Este vidro considerado um vidro de segurana pois, no caso de se partirem, os pedaos de vidro quebrado ficam agarrados malha de ao que o compe. utilizado em janelas baixas, Postigos de caves, etc.. Vidros de Controlo Solar massa de um vidro comum so adicionados xidos metlicos estveis que lhe conferem propriedades de baixa transmisso luminosa e de grande absoro energtica; assim possvel reduzir tambm a quantidade de radiao infravermelha e ultravioleta de energia solar, que passa para o interior do espao, limitando o seu sobreaquecimento.

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Normalmente este tratamento confere ao vidro coloraes bronze, rosa, cinza e verde. Utiliza-se em janelas, estufas, coberturas, montras, entre outras.

Fig.14. Vidro de Controlo Solar.

Vidro Anti-Reflexo Tipo de vidro composto por duas placas de vidro extra claros, entre os quais so colocados dois ou mais filmes de PVB de 0,38 mm de espessura, cada um. Nas faces exteriores so depositadas, por pulverizao catdica sob vcuo (sputtering), diversas capas transparentes de xidos metlicos que diminuem significativamente a reflexo luminosa do vidro para cerca de 10 vezes menos, relativamente a um vidro comum, de espessura idntica. utilizado em expositores de museus, janelas, montras, entre outras. Vidro Espelhado constitudo por uma base de vidro comum, qual so adicionadas camadas de prata reflectiva, cobre protector, pintura anti-corrosiva e pintura cinzenta de acabamento. O vidro apresenta elevadas reflexes luminosa e visual. usado em fenmenos de controlo solar.

Fig.15. Vidro Espelhado.

Fibra ptica So filamentos finos e flexveis de vidro, com dimetros de alguns centsimos de milmetros, que podem conduzir a luz. O desenvolvimento das fibras pticas e do laser teve um enorme impacto na sociedade moderna. A aplicao das fibras pticas d-se nos mais diferentes e variados campos. As fibras pticas aplicam-se nas telecomunicaes (redes de transmisso de dados, Internet, Televiso por cabo, ), na medicina de diagnstico (endoscopia), na

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microscopia, na iluminao de preciso, na deteco remota e sensoriamento, no estudo de fissuras em componentes estruturais (asas de avio, por exemplo), etc.. Os sistemas laser-fibras pticas aplicam-se em medicina (em cirurgia, por exemplo), em anlise qumica (em sensores de controlo de frmacos e alimentos) e em anlises ao meio ambiente.

Fig.16. Fibras pticas.

Tijolos de Vidro Vitrocermicas materiais que so constitudos por uma fase vtrea e outra face cristalina. Vidros coloridos ou Vitrais so vidros comuns pintados. So usados essencialmente em igrejas, mosteiros, catedrais, castelos, palcios, museus, etc..

Fig. 17. Vitral de uma igreja portuguesa.

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Industria e Produo de VidroH vrios processos de produo vidro, consoante os tipos de vidro que existem e se querem produzir.

Fabrico do Vidro Vidro Soprado1. Matria-Prima: Composio areia (Slica), calcrio (Carbonato de Clcio), soda (Carbonato de Sdio), dolomite, brax (xido de Boro), Sdio, corantes e casco. 2. Mistura 3. Forno/Mufla a 1500C 4. Fuso e Afinao: A matria-prima entra num processo de fuso, no forno, e constitui uma massa que ir ser trabalhada pelo vidreiro. 5. Repouso 6. Arrefecimento 7. Colha: O vidreiro colhe manualmente, com as denominadas canas de moldao no forno (canas de vidreiro), a quantidade de massa necessria pea pretendida. Quando o processo de fabrico semi-automtico ou automtico, a recolha doseada pelas mquinas. 8. Fabrico 9. Moldagem: Quando o material est quase fundido, o operrio imerge um canudo de ferro e retira-o rapidamente, aps dar-lhe umas voltas trazendo na sua extremidade uma bola de matria incandescente. Agora a bola incandescente, deve ser transformada numa empola. O operrio giraa de todos os lados sobre uma placa de ferro chamada marma. A bola vai se avolumando at assumir forma desejada pelo vidreiro. A pea de vidro pode ser executada atravs da utilizao de moldes e/ou simplesmente, manuseada pelo vidreiro com o auxlio de alguns utenslios, como a cana de sopro, pondo em prtica toda a sua capacidade criativa.

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Fig 18. Marma. .

Fig.19. Tcnica do Vidro Soprado.

10. Arca de Recozimento e Escolha: Depois de produzida, a pea colocada no tapete da arca de recozimento. Nesta fase procede-se ao controlo visual da qualidade das peas, retirando-se aquelas que apresentem defeitos. 11. Acabamento: As peas escolhidas podem ainda sofrer pequenas aces de acabamento tais como a lixa, o polimento, queima, roa e corte, de forma a limar as arestas e rebarbas e a dar-lhes uma forma final.

Fig.20. Conjunto de peas de vidro.

Nesta fase pode ainda proceder-se a outros tipos de acabamento da pea que a tornam mais decorativa: pintura, colagem, lapidao, foscagem (dando origem ao chamado vidro fosco) e pantogravura.

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Fig.21. Decorao do vidro.

Fabrico do vidro Vidro Float (Float Glass)O processo, que originalmente produzia somente vidros com espessura de 6mm, produz actualmente vidros que variam entre 0,4 e 25mm. As matrias-primas so misturadas com preciso e fundidas no forno. O vidro fundido, a aproximadamente 1000C, continuamente derramado num tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no estanho, espalhando-se uniformemente. A espessura controlada pela velocidade da chapa de vidro que se solidifica medida que continua avanando. Aps o recozimento (resfriamento controlado), o

processo termina com o vidro apresentando superfcies polidas e paralelas. H cerca de 260 plantas de vidro float em operao em todo o mundo com capacidade de produzir 800.000 toneladas de vidro em uma semana. Uma planta de float que opera sem parar por 11 a 15 anos faz aproximadamente 6000 quilometros de vidro por ano com espessuras de 0.4mm a 25mm.

Assim, a produo de vidro tem 3 etapas de produo: 1. Preparao das Matrias-Primas; 2. Fuso (obteno de um lquido viscoso); 3. Conformao.

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Fig. 22. Tcnica Float.

Fabrico do vidro Folheamento do vidroO folheamento do vidro uma tcnica que tem como finalidade a produo do vidro laminado. Foi descoberto em 1909 por Edouard Benedictus, e este vidro teve a primeira designao de vidro Triplex. O processo consiste em colar duas folhas de vidro, intercaladas por uma folha plstica que faz do vidro um produto de segurana. Aps um choque violento, esta folha faz com que os fragmentos de vidro continuem colados a ela, de forma a no projectar os estilhaos. Esta tcnica usada para o fabrico dos pra-brisas dos automveis e para diversas aplicaes na construo civil.

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Fig.23. Folheamento do Vidro.

Fabrico do vidro Tmpera do vidroA tmpera um processo que permite produzir o chamado Vidro Temperado, inventado em 1929. Consiste num aquecimento de vidro recozido (resfriado) uniforme entre os 650C e os 715C, em funo da espessura do vidro. Seguidamente, provocado o arrefecimento rpido por jactos de ar nas faces externas do vidro a uma presso controlada. Este processo provoca uma compresso das faces externas e uma expanso da zona interna. Desta forma, o vidro aquire maior resistncia mecnica. Existe dois tipos de tmpera: Horizontal em que os vidros resfriados so aquecidos horizontalmente, colocados sobre rolos. Vertical em que o aquecimento realizado sobre o vidro resfriado, num forno, suspenso por pinas.

Vantagens e Desvantagens da utilizao do vidroO vidro sempre foi um material importante no nosso quotidiano. Como tal, a utilizao deste material, como todos os outros, tem vantagens e desvantagens.

Vantagens Reciclvel, Higinico; Inerte; Verstil; Impermevel.

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Desvantagens Fragilidade; Preo mais elevado; Peso relativamente grande; Menor condutividade trmica; Dificuldade no fechamento hermtico; Dificuldade de manipulao.

O Vidro e Meio AmbienteO vidro um material que no se pode determinar o tempo de permanncia no meio ambiente sem se degradar, e tambm no nocivo directamente ao meio ambiente, por isso um dos materiais mais reciclveis que existe no consumo humano. Para minimizar as emisses gasosas dos fornos a gs, as indstrias utilizam gs natural, que provoca menor impacto no meio ambiente. O vidro tambm um material que pode ser facilmente reutilizvel. No fim do seu uso comercial, pode ser utilizado novamente de forma a reaproveitar produtos usados para a nossa satisfao. Os boies de vidro de iogurte so usualmente reutilizados, servindo depois para colocar condimentos da comida e especiarias, por exemplo. A reutilizao do vidro prefervel sua reciclagem. Garrafas so extensamente reutilizadas em muitos pases europeus e no Brasil. Na Dinamarca, 98% das garrafas so reutilizadas e 98% destas retornam para os consumidores. Porm, estes hbitos so incentivados pelo governo. Em pases como a ndia, o custo de fabricao das novas garrafas obriga a reciclagem ou a reutilizao de garrafas velhas.

Emisses Directamente do processo de manufactura do vidro, surgem emisses de Dixido de Carbono e indirectamente da grande quantidade de energia elctrica, utilizada no processo, nomeadamente nas muflas, onde se processa liquefaco da massa que, posteriormente, origina o vidro. Durante a manufactura do vidro, as emisses ocorrem como um resultado da decomposio de matria-prima e pela queima de combustveis.

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As emisses de dixido de carbono podem ser comunicadas de duas formas, reflectindo variaes na poltica, em diferentes pases. A primeira inclui o dixido de carbono emitido pelo processo de manufactura do vidro e, apenas, pela gerao de electricidade usada no processo. Este mtodo, usado nesta reviso, indica emisses de dixido de carbono de 4.2 milhes de toneladas em 2005. O segundo mtodo exclui dixido de carbono emitido durante a gerao de electricidade e apenas o dixido de carbono envolvido no processo de manufactura, emisses medidas deste modo representam 3.1 milhes de toneladas em 2005. Embora estes valores sejam bastante elevados, no so nada comparativamente s emisses que se davam antigamente. Isto pode ser devido substituio do uso de leos pesados (grande fonte de Dixido de Carbono) por gs natural, que tem menores emisses de Dixido de Carbono, relativamente ao leo. Como consequncia, o CO2 por tonelada de vidro produzido caiu cerca de seis por cento em 2005. Para o resultado apresentado, as emisses provenientes da decomposio de matria-prima somente podem ser reduzidas atravs do aumento da proporo de vidro reciclado usado no lugar de matria-prima. Frequentemente, a reciclagem limitada pela disponibilidade de vidro reciclvel de qualidade aceitvel. O aumento na queima de leo causou tambm o aumento em poluentes do ar, principalmente dixido de enxofre. Um progresso maior foi feito na reduo dos nveis de refugo e no aumento do nvel de reciclagem. Em Tampere, na Finlndia, a produo de refugo classificada foi reduzida em 80 por cento e fbricas menores tambm contriburam, como a rja, na Sucia, onde o nmero de produtos qumicos usados foi reduzido em 20 por cento.

Reciclagem do VidroO vidro um material ideal para a reciclagem e pode, dependendo das circunstncias, ser infinitamente reciclado. O uso de vidro reciclado em novos recipientes e cermicas possibilita a conservao de materiais, a reduo do consumo de energia (o que ajuda naes que tm que seguir as directrizes do Protocolo de Quioto) e reduz o volume de lixo que enviado para aterros sanitrios. A Reciclagem do vidro o processo pelo qual o vidro reaproveitado para criar novos materiais, o processo se d basicamente derretendo o vidro para sua reutilizao.

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Dependendo da finalidade do seu uso, pode ser necessrio separ-lo em cores diferentes: Vidro Verde; Vidro Incolor; Vidro mbar. Tipos (lisos, ondulados, vidros de janelas, de copos, etc). Esta separao de extrema importncia para a fabricao de novos objetos de vidro, pois garante suas caractersticas e qualidades. A reciclagem de vidro implica um gasto de energia consideravelmente menor do que a sua manufactura atravs de areia, calcrio e carbonato de sdio. O vidro pronto para ser novamente derretido chamado de cullet. O contentor verde (Vidro) local no qual devemos deixar os vidros para a reciclagem, donde depois se procede ao transporte para estaes de reciclagem, que faro o tratamento do vidro.

Fig.24. Vidro.

A reciclagem do vidro comea com os consumidores. Em vez de deitarem as garrafas vazias no lixo, devem deit-las no vidro. O "vidro velho" depositado nos Vidres chamam-se "casco" e recolhido por muitas Cmaras Municipais para ser vendido s indstrias vidreiras. Deste modo, no s se diminui o volume e o peso dos resduos domsticos a tratar, como se gera mais uma fonte de receitas para as Autarquias. Embora o vidro seja um material31

muito reciclvel, existem objectos de vidro que no podem ser reciclados, pelo menos, no vidro.

Para que a reciclagem seja bem sucedida, os consumidores no devem colocar no "vidro" outros materiais ou objectos, tais como metais, plsticos, pedras, louas, lmpadas, vidros de janelas ou espelhos, restos de comida, papis, etc.

Fig.25. Representao daquilo que pode, ou no, ser depositado no vidro.

O vidro, aquando a reciclagem, triturado, lavado e fundido para ser moldado novamente, formando novos objectos, que podem ser, mais tarde reutilizado, como se pode constatar no diagrama seguinte.

Fig.26. Ciclo do Vidro.

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Fig.27.Ciclo do Vidro.

Vantagens da Reciclagem do VidroPela reduo das temperaturas de derretimento de lote, cada aumento de 10 por cento no uso de vidro reciclado permite economias de cerca de 2,5 por cento da energia total nos fornos. De forma alternativa, quando o vidro reciclado adicionado ao lote, a carga do forno aumenta em cerca de 10 a 15 por cento. Os benefcios so portanto um aumento na eficincia do forno ou um aumento na capacidade geral de produo. Os benefcios pblicos surgem na forma de reduo de emisses de dixido de carbono, provocado por: reduo no consumo de combustvel; uso reduzido de cinza de soda, calcrio e dolomite, que so todos carbonatos que liberam dixido de carbono quando derretidos. A reciclagem reduz tambm a quantidade de refugo slido em aterros e geralmente reduz o uso de recursos naturais, incluindo areia.

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Cada tonelada de vidro reciclado usado, por exemplo, economiza cerca de 1,2 toneladas de matria-prima no lote. Considerando-se que slica/areia de vidro representa 60 por cento da matria-prima do lote, cada tonelada de vidro reciclado partido substitui cerca de 0,72 toneladas de areia.

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ConclusoO vidro um material com caractersticas e propriedades que nos so teis para o nosso quotidiano. Tem diversas aplicaes na decorao, aparelhos electrnicos, utenslios de cozinha, peas de automveis, objectos de adorno, janelas, garrafas, entre muitas outras coisas, sendo bastante verstil. Desde h milhares de anos atrs que tem sido bastante utilizado mas, no entanto tem sido substitudo por polmeros. Mesmo assim, continua a ser um material bastante utilizado em edifcios, na construo civil, entre outras coisas. Assim, continuam a ser um material bastante precioso no dia-a-dia de ns, humanos.

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Bibliografia Da Conceio Dantas, Maria; Duarte Ramalho, Marta: Manual de Qumica 12Ano Jogo de Partculas, Texto Editora, Lisboa 2009; Diciopdia 2009, Porto Editora; http://pt.wikipedia.org; http://casadaquimica.files.wordpress.com http://www.pilkington.com/the+americas/brazil/portuguese/building+products /pilkington4architects/about+glass http://espr.ccems.pt/comenius/pmarinha/PMEC0102.htm http://www.ivege.no.comunidades.net http://www.solvay.pt http://oficina.cienciaviva.pt/~pw054/vidro/ http://www.cebrace.com.br http://images.google.pt

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