Vidraria de quartzo: um ingrediente secreto científico

A vidraria de quartzo é o ingrediente secreto de muitos experimentos científicos. Suporta calor e frio sem rachar, permanece inerte à maioria dos produtos químicos e não interage com a luz, qualidade que o torna perfeitamente transparente. Não muda de forma e permanece duro quando frio, mas torna-se flexível quando...

A vidraria de quartzo é o ingrediente secreto de muitos experimentos científicos. Suporta calor e frio sem rachar, permanece inerte à maioria dos produtos químicos e não interage com a luz, qualidade que o torna perfeitamente transparente. Não muda de forma e permanece duro quando frio, mas torna-se flexível quando quente.

“Quartzo fundido implica cristais, mas é um nome impróprio”, diz Thomas McNulty, cientista de materiais da GE Global Research e especialista em quartzo. “Mesmo que tenha propriedades distintas como os sólidos cristalinos, o material é na verdade amorfo.”

McNulty diz que os produtores fabricam quartzo fundido aquecendo areia de sílica ultrapura a temperaturas superiores a 3.600 graus Fahrenheit, superiores ao ponto de fusão do aço. “A sílica parece areia de praia branca e brilhante”, diz McNulty. “Existem apenas alguns lugares no mundo onde você pode obtê-lo, inclusive aqui nos EUA, na Carolina do Norte.”

Devido ao alto ponto de fusão do material, os trabalhadores utilizam fornos feitos de tungstênio e grafite. A massa resultante de quartzo fundido contém cadeias amorfas de moléculas de sílica pura que conferem ao material suas propriedades valiosas. Como um casal fiel, “o silício e o oxigênio realmente gostam de estar ligados um ao outro”, diz McNulty. “Por estarem tão fortemente ligados, têm baixa reatividade com a maioria dos outros elementos.

McNulty afirma que a estrutura amorfa também permite que o material mantenha sua forma mesmo quando exposto a choques térmicos. O chamado “coeficiente de expansão térmica” do quartzo fundido é 100 vezes menor do que na maioria dos metais. “Você pode manter uma extremidade fria e outra quente e ela não quebrará”, diz McNulty.

Os trabalhadores do vidro inicialmente moldam o material em tubos e outras formas básicas e os enviam aos laboratórios para processamento posterior. Os laboratórios da GE Global Research no norte do estado de Nova York empregam dois funcionários em tempo integral que transformam os tubos em reatores personalizados para químicos, tubos de mufla para fornos de salas limpas, béqueres e outros utensílios de laboratório projetados para experimentos específicos.

O material maravilhoso tem calcanhar de Aquiles. “Sempre que você corta sua superfície, ela perde suas propriedades mecânicas rapidamente”, diz McNulty. “É um material técnico e não estrutural. Precisamos de muitos e muitos tubos.”

É aí que entra Bill Jones (acima). Ele fabrica vidros sob medida na GE há 33 anos. Jones amarra os tubos de quartzo dentro de mandris de grafite em um torno de vidro especial, aquece-os com um semicírculo de tochas a gás a 3.000 graus Fahrenheit, onde os materiais se tornam viscosos como caramelo, e os molda com pás de grafite na forma desejada. “Não há escola para isso”, diz McNulty. “Você aprende isso no ambiente da loja. É um pouco de arte.”

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