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Cadernos Temáticos de Química Nova na EscolaEdição especial – Maio 2001Vidros

Os materiais vítreos têm uma característica extremamente interessante: seja qual for a nossa necessidade, quase sempre temos a possibilidade de vir a utilizá-los nos mais diferentes contextos. Basta, para isto, olharmos ao nosso redor para verificarmos quão grande é a sua onipresença. Certamente, e até por isso, muitas vezes os vidros passam completamente desapercebidos, uma vez que, naturalmente, fazem parte da paisagem.

Muito desta situação vem do fato de que os vidros são materiais conhecidos há bastante tempo. Alguns estudiosos chegam mesmo a dizer que, provavelmente, estão entre os materiais mais antigos feitos pelo homem, sendo utilizados desde o início dos primeiros registros históricos. Assim, é praticamente impossível falarmos de tais materiais sem fazermos menção à própria História da Civilização.

Apesar desta convivência, desta familiaridade, o que realmente sabemos sobre os vidros? Responder apenas que são materiais frágeis e que, em alguns casos, são transparentes, não nos parece oferecer a dimensão verdadeira de sua importância na sociedade moderna.

Oswaldo Luiz Alves, Iara de Fátima Gimenez e Italo Odone Mazali

Neste trabalho buscou-se abordar os aspectos históricos do desenvolvimento dos vidros enquanto materiais presentes no cotidiano, nas artes e na tecnologia. Adicionalmente, procurou-se desmistificar a definição clássica de vidros, na direção de abranger todos os exemplos conhecidos. Na seqüência, examinou-se brevemente os aspectos teóricos da formação de vidros pelo método clássico de fusão/resfriamento. Finalmente, abordou-se a preparação de vidros, do ponto de vista prático, suas aplicações modernas e, merecendo grande destaque atual, a questão ligada à reciclagem.

evolução dos vidros, teoria da formação de vidros, aplicações de vidros, reciclagem de vidros

Este artigo visa expandir os conhecimentos sobre estes fantásticos materiais, ao mesmo tempo tão antigos e tão modernos, procurando contextualizá-los dentro da história, da ciência e da tecnologia relacionadas à sua fabricação, aplicações e implicações, sejam elas do cotidiano, da alta tecnologia ou da reciclagem.

A arte de fazer vidro

Tempos antigos: da Idade da Pedra à Renascença

Os vidros nem sempre foram fabricados pelo homem. Os chamados vidros naturais podem ser formados quando alguns tipos de rochas são fundidas a elevadas temperaturas e, em seguida, solidificadas rapidamente. Tal situação pode, por exemplo, ocorrer nas erupções vulcânicas. Os vidros naturais assim formados, denominados obsidian e tektites, permitiram aos humanos na Idade da Pedra confeccionar ferramentas de corte para uso doméstico e para sua defesa.

As características destes vidros naturais fizeram com que logo alcançassem alto valor ao longo da história, a ponto dos egípcios os considerarem como material precioso, sendo encontrados em adornos nas tumbas e engastados nas máscaras mortuárias de ouro dos antigos Faraós.

Como ocorre com grande parte dos materiais ditos antigos, o início de sua fabricação é, geralmente, incerto.

Plínio, o grande naturalista romano, nascido no ano 23 de nossa era, em sua enciclopédia Naturalis historia atribui aos fenícios a obtenção dos vidros. Segundo o relato, ao desembarcarem nas costas da Síria há cerca de 7000 anos a.C., os fenícios improvisaram fogões usando blocos de salitre sobre a areia. Observaram que, passado algum tempo de fogo vivo, escorria uma substância líquida e brilhante que se solidificava rapidamente. Admite-se que os fenícios dedicaram muito tempo à reprodução daquele fenômeno, chegando à obtenção de materiais utilizáveis. Shelby, em seu livro Introduction to glass science and techno-

Vidros naturais (obsidian e tektites) podem ser formados quando alguns tipos de rochas são fundidas a elevadas temperaturas, como ocorre em erupções vulcânicas, por exemplo

14 Cadernos Temáticos de Química Nova na EscolaEdição especial – Maio 2001Vidros logy (Introdução à ciência e tecnologia do vidro), oferece-nos um cenário sugerindo que a combinação de sal marinho (NaCl), e talvez ossos (CaO), presentes nos pedaços de madeira utilizados para fazer fogo sobre a areia (SiO2), na beira da água salgada do mar (o Medi- terrâneo?), reduziria suficientemente o seu ponto de fusão, de tal modo que vidro bruto, de baixa qualidade, poderia ser formado. Posteriormente, a arte vidreira teria sido difundida através do Egito e Mesopotâmia, sendo desenvolvida e consolidada em todos os continentes.

E o vidro segue seu caminho através da civilização. A ação do homem, agora, faz-se sentir. O casamento entre cerâmica e vidro data já do Egito antigo, dado que, quando as cerâmicas eram queimadas, a presença acidental de areias ricas em cálcio e ferro, combinadas com carbonato de sódio, poderia ter sido o resultado das coberturas vitrificadas, observadas nas peças daquela época. São também do Egito antigo a arte de fazer vidros (isentos de cerâmica) e a adição de compostos de cobre e cobalto para originar as tonalidades azuladas.

Um desenvolvimento fundamental na arte de fazer objetos de vidro deu-se por volta do ano 200 a.C., quando artesãos sírios da região da Babilônia e Sidon desenvolveram a técnica de sopragem. Através desta, um tubo de ferro de aproximadamente 100 a 150cm de comprimento, com uma abertura de 1 cm de diâmetro, permitia ao vidreiro introduzi-lo no forno contendo a massa de vidro fundida, e retirar uma certa quantidade que, soprada pela extremidade contrária, dava origem a uma peça oca. Data desta época, também, a utilização de moldes de madeira para a produção de peças de vidro padronizadas. Os primeiros vidros incolores, entretanto, só foram obtidos por volta de 100 d.C., em Alexandria, graças à introdução de óxido de manganês nas composições e de melhoramentos importantes nos fornos, como a produção de altas temperaturas e o controle da atmosfera de combustão, os quais tiveram marcada influência sobre a qualidade dos vidros e permitiram uma fusão mais eficiente dos materiais constituintes.

Desde o princípio, os vidros fabricados tiveram um caráter utilitário, permitindo a construção de ânforas, vasos, utensílios para decoração etc. Entretanto, a idade do luxo do vidro foi o período do Império Romano. A qualidade e o refinamento da arte de trabalhar com vidro permitiam criar jóias e imitações perfeitas de pedras preciosas.

Recorremos à Tabela 1 para continuarmos contanto esta história, resumindo alguns aspectos apresentados e avançando outros; tais informações permitem-nos fazer alguns comentários adicionais sobre os vitrais. Trata-se, na realidade, de pequenos pedaços de vidro polido, de até 15 cm de diâmetro, rejuntados com tiras de chumbo e fixados nas construções formando janelas. O período de ouro desta técnica deu-se no século XV. Catedrais, igrejas, palá- cios, átrios e residências tinham janelas decoradas com vitrais. Na Figura 1 é mostrado um dos magníficos vitrais que ornamentam a Catedral de Chartres, na França. Alguns historiadores consideram que a expansão e difusão dos vitrais tenha sido conseqüência direta das altas janelas utilizadas na arquitetura das catedrais góticas.

Ao nos confrontarmos com a história dos vidros, fica clara a importância dos povos que habitavam o Mediterrâneo e o Adriático. Neste particular, Veneza teve papel fundamental, sobretudo na Idade Média, por contar com um grande número de vidreiros, forte-

Tabela 1: Períodos e regiões onde foram desenvolvidas importantes inovações na arte vidreira antiga.

Período Região Desenvolvimento

8000 a.C.Síria(?)Primeira fabricação de vidros pelos fenícios 7000 a.C.EgitoFabricação dos vidros antigos 3000 a.C.EgitoFabricação de peças de joalheria e vasos 1000 a.C.MediterrâneoFabricação de grandes vasos e bolas

669-626 a.C.AssíriaFormulações de vidro encontradas nas tábuas da biblioteca do Rei Assurbanipal

100AlexandriaFabricação de vidro incolor 200Babilônia e SidonTécnica de sopragem de vidro 1000-1100Alemanha, FrançaTécnica de obtenção de vitrais

1200AlemanhaFabricação de peças de vidro plano com um dos lados cobertos por uma camada de chumbo - antimônio: espelhos

1688FrançaFabricação de espelhos com grandes superfícies

Figura 1: Vitral Oeste. Catedral de Chartres (França). A figura representa a genealogia de Cristo.

Os primeiros vidros incolores foram obtidos por volta de 100 d.C., em

Alexandria, graças à introdução de óxido de manganês nas composições e de melhoramentos nos fornos, como a produção de altas temperaturas e o controle da atmosfera de combustão

15 Cadernos Temáticos de Química Nova na EscolaEdição especial – Maio 2001Vidros mente influenciados pela arte islâmica. Na Renascença, mais especificamente no século XVII, houve um declínio da arte de fazer vidros atribuído, em parte, ao aparecimento das técnicas de corte. Muitos dos artesãos venezianos da época expatriaram-se para a Alemanha, radicando-se nas florestas da Bavária e da Bohemia. Tais artesãos passaram a produzir um vidro de cor esverdeada que, depois de polido, recebia o nome de vidro florestal ou vidro da floresta, do alemão Waldglas. Na Figura 2 é mostrado um dos fornos onde estes vidros eram fabricados, podendo, inclusive, ser observadas algumas ferramentas.

A arte da fabricação de vidros foi resumida em 1612 por Neri, em uma famosa publicação denominada L’Arte Vetraria, traduzida para o latim e outras línguas vernaculares. Não obstante este livro conter informações úteis, comenta Michael Cable, não passava de um “livro de receitas”, onde as bases do entendimento da ciência do vidro só poderiam surgir se acompanhadas de um melhor entendimento da química e da física.

Desenvolvimentos da química eram necessários para permitir a análise tanto dos vidros quanto das matérias-primas, e ainda o entendimento das diferenças entre os elementos, tais como o sódio e potássio ou cálcio e magnésio. Desenvolvimentos da física, por outro lado, eram necessários para o entendimento do que era o calor, por alguns intuído como uma forma de elemento químico. A esta altura, tanto o fundido resultante como a solidificação e a formação dos vidros não eram entendidos.

Tempos Modernos: da Renascença à atualidade

Os séculos XVIII, XIX e X marcaram importantes desenvolvimentos tanto na fabricação quanto na aplicação dos vidros, os quais, por que não dizer, experimentaram a sua popularização enquanto material de produção intensiva. Seria difícil e demandaria muito espaço a descrição destes avanços. Por conseguinte, recorreremos à Tabela 2, onde apresentamos aqueles que, ao nosso juízo, constituem-se nos pontos de destaque destes últimos 300 anos.

Atualmente as pesquisas estão concentradas nos vidros à base de óxidos utilizando processos tradicionais de fusão. Nos últimos 20 anos foram desenvolvidos novos processos de fabricação de vidros, como o processo sol-gel (totalmente químico em

Figura 2: Ilustração de um forno para a fabricação de vidro segundo a Georgius Agricola’s De Re Metallica (1556); (a) tubo soprador de vidro; (b) janela pequena móvel; (c) janela por onde era retirado o vidro; (d) pinça e (e) moldes através dos quais as formas das peças eram produzidas.

Tabela 2: Principais estudos e desenvolvimentos dos vidros nos últimos 300 anos. DataEstudos e Desenvolvimentos

1765Início da produção do vidro cristal

1787Utilização de aparelhos de vidro para o estudo das propriedades físicas dos gases: Lei de Boyle e Charles

1800Revolução industrial abre nova era na fabricação de vidros. Matérias-primas sintéticas são usadas pela primeira vez. Vidros com propriedades controladas são disponíveis

1840Siemens desenvolve o forno do tipo tanque, para a produção de vidro em grande escala; produção de recipientes e vidro plano

1863Processo “Solvay” reduz dramaticamente o preço da principal matéria-prima para fabricação de vidros: óxido de sódio

1875Vidros especiais são desenvolvidos na Alemanha por Abbe, Schott e Carl

Zeiss. A Universidade de Jena, na Alemanha, torna-se o maior centro de ciência e engenharia do vidro. A química do vidro está em sua infância

1876Bauch & Lomb Optical Company é fundada em Rochester, Nova York. Tem início a fabricação de lentes e outros componentes ópticos

1881Primeiros estudos sobre propriedade-composição de vidros para a construção de instrumentos ópticos, tais como o microscópio

1886Desenvolvida por Ashley a primeira máquina para soprar vidro

1915A Universidade de Sheffield, na Inglaterra, funda o Departamento de Tecnologia do Vidro, hoje chamado Centro para a Pesquisa do Vidro

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