Quem gosta de carros, mas gosta mesmo, geralmente é o tipo de pessoa curiosa, que gosta de entender de onde as coisas vieram e como elas funcionam. É por isso que de vez em quando nos sentimos à vontade para sair um pouco do tema carros para abordar assuntos relacionados a eles. Sim, esta é mais uma aula de ciência do FlatOut!
O tema de hoje está presente nos carros de todo mundo – dos populares mais humildes aos superesportivos mais sofisticados: o vidro! Todo carro tem vidros, e mesmo os que apelam para o acrílico em nome da redução de peso, não abrem mão do para-brisa de vidro por questão de segurança. Então, se você anda de carro, seguramente tem contato com vidro todos os dias. Ou se bebe água, ou come alguma coisa usando utensílios de vidro.
Enfim, ao longo da sua vida você deve ter tido bastante contato com vidro – a ponto de ter certeza de que ele é um material sólido, certo? Assim como a água é líquida e o ar é gasoso. Acontece que… não é bem assim.
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Se você tem formação em química ou alguma matéria relacionada, talvez lembre do professor com cara de sabichão perguntando à turma: “sabiam que o vidro é líquido?” Caso não tenha feito química, saiba que essa situação é bem comum. De fato, o vidro não é um sólido comum. Mas também não é líquido. Na verdade, ele está em algum lugar entre esses dois estados da matéria.
Ahn?
Sim, colocando em termos meio toscos, o vidro é “meio líquido, meio sólido”. Mas dá para sofisticar um pouco as coisas.
Há sólidos e sólidos
Existem dois tipos básicos de sólidos: o sólido cristalino e o sólido amorfo. O primeiro tipo compreende quaisquer sólidos cujas moléculas são dispostas de forma organizada – o que inclui os cristais, claro, mas não está limitado a eles. Nos sólidos amorfos, as moléculas estão dispostas de forma aleatória, como em um líquido, porém a ligação entre elas é tão forte que o material fica… sólido. É o caso do vidro.
Para entender como as diferenças na disposição molecular dos sólidos altera suas propriedades, é preciso olhar justamente para os líquidos – vamos deixar os gasosos de lado por hoje.
Quando dizemos que determinado material é sólido ou líquido, geralmente levamos em consideração seu estado em temperatura ambiente. Sem levar em conta variáveis como pressão atmosférica, por exemplo, a água é líquida em temperatura ambiente, mas se solidifica quando sua temperatura é reduzida 0°C.
Quando a água está líquida, as moléculas de H2O estão em constante fluxo – o que permite, por exemplo, que a água tome a forma do recipiente que a comporta, como bem disse Bruce Lee em sua famosa entrevista.
Por outro lado, água em estado sólido – o que chamamos de gelo – traz as moléculas dispostas de forma organizada, em um padrão que se repete de forma quase perfeitamente regular por toda a sua extensão. O ponto de fusão do gelo é baixíssimo, pouca coisa acima de 0°C, mas se mantido abaixo disso, ele não voltará a ser água em estado líquido.
Para quem sempre quis saber e nunca lembrou de pesquisar, uma bandeja de gelo demora de três a quatro horas para se formar no congelador a 0°C – o processo de solidificação não é imediato, afinal. E é por isso que as moléculas de H2O têm tempo de se organizar em um padrão, o que confere ao gelo a propriedade de sólido cristalino.
OK, FlatOut, mas e o vidro?
Pela definição da Wikipedia, o vidro é “um óxido metálico transparente, de elevada dureza, essencialmente inerte e biologicamente inativo, que pode ser fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis” – ou seja, ele é resistente, estável, não apodrece, não oxida, não deixa passar água e pode ficar bem lisinho. Todas essas propriedades são extremamente desejáveis na indústria e no dia a dia, pois elas tornam o vidro extremamente versátil. Ele pode ser moldado em uma infinidade de formatos, é facilmente esterilizável, dura muitos anos e, nas condições certas, pode ser muito resistente.
O vidro é produzido através do resfriamento de uma massa líquida de alta viscosidade, feita à base de sílica (dióxido de silício). Quanto mais pura a sílica, mais resistente é o vidro. Certamente você já viu, mesmo que pela TV ou na Internet, um produtor artesanal de vidro trabalhando – e como ele usa um tubo para soprar a massa de vidro enquanto dá forma a ela.
É aqui que começa a aparecer a relação entre o gelo e o vidro: ambos se formam através da solidificação de um líquido. Só que o vidro se transforma em sólido de forma muito mais rápida em temperatura ambiente, em um processo chamado transição vítrea.
Diferentemente de uma mudança no estado da matéria, a transição vítrea não ocorre em uma determinada temperatura, mas sim de forma contínua dependendo de uma série de fatores – e pode ser tanto de um líquido viscoso para um sólido amorfo transparente (a chamada vitrificação) quanto fazer o caminho reverso. É por isso que, falando de forma crua, o vidro é um sólido amorfo e contém propriedades dos sólidos (a dureza) e dos líquidos (a disposição desorganizada das moléculas).
A massa de sílica, que nada mais é que um líquido extremamente viscoso, começa a se solidificar no momento em que a fonte de calor sai de cena – e isso ocorre de forma tão veloz que as moléculas sequer têm tempo de se organizar em um padrão. É isso que faz o vidro ser incolor, permeável à luz, e também é o que proporciona suas propriedades tão particulares.
Mas talvez você esteja mesmo querendo saber de onde veio a ideia de que o vidro é um líquido. E na verdade é bem simples: por causa da disposição das moléculas – que é totalmente bagunçada, como em um líquido.
Por muito tempo, alimentou-se o mito de que os vitrais das igrejas provam que o vidro é um líquido. Se você observar um vitral, vai perceber que quase sempre o vidro é mais espesso embaixo e mais fino em cima – o que, teoricamente, é uma evidência de que ele está escorrendo ao longo dos séculos. Mas isso não acontece simplesmente porque o vidro não é líquido. Até porque, se os vitrais das igrejas antigas estão escorrendo aos poucos, artefatos de vidro do Egito Antigo já deveriam ter virado poças de vidro há muito tempo.
A diferença na espessura dos vidros das catedrais se deve a algo bem menos interessante: antigamente, era extremamente difícil fabricar painéis de vidro perfeitamente planos, e os artesãos responsáveis pelos vitrais preferiam, por questão de resistência, deixar a parte mais espessa para baixo.