Vidro: nin cristal nin líquido

2008/09/14 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia

• Fisika

O manexo e uso do vidro coñécese desde hai tempo, pero recentemente descubriron como se organizan os seus compoñentes. (Foto: C. Rankin)

Comprobouse que os compoñentes do vidro forman poliedros (ikosaedros) de vinte caras ao arrefriarse o vidro fundido, e que o aspecto destes poliedros fai que a estrutura do vidro sexa a que contén.

As persoas que levan tempo traballando na física da materia tiveron una gran curiosidade pola estrutura do vidro. De feito, vían que o vidro non se corresponde con ningunha das condicións habituais dos demais materiais, xa que o vidro non é sólido, nin líquido, nin gas. En resumo, podemos dicir que o vidro se atopa nun estado intermedio entre sólido e líquido.

Bo, si, o vidro é sólido, pero non ten as características que adoitan ter os sólidos. As sustancias en estado sólido adoitan formar cristais, é dicir, os compoñentes ocupan o espazo de forma ordenada e simétrica. En estado líquido, os compoñentes dunha determinada sustancia non teñen ningunha orde, xa que non están relacionados entre si.

O vidro ten forma sólida, polo que os seus compoñentes non se moven pero non adquiren forma de cristal. Dalgunha maneira, os compoñentes do vidro son como coches que estarían nunha conxestión constante, atrapados nun caos.

Moito traballo por descubrir

O físico inglés Charles Frank afirmou por primeira vez fai 50 anos que os compoñentes do vidro forman icosaedros. Na súa opinión, a estes poliedros resúltalles imposible cristalizar correctamente, xa que polo seu aspecto non poden encher o espazo de forma simétrica e ordenada.

Os compoñentes do vidro forman icosaedros ao arrefriarse o vidro fundido, que polo seu aspecto non poden adoptar forma cristalina. (Imaxe: G. Roia)

Dito si, pero non puido demostrar en absoluto o devandito. Agora os investigadores puideron confirmar o anunciado por Frank. Con todo, non viron de cerca a solidificación do vidro.

Sabían que é imposible observalo coas ferramentas que teñen agora dispoñibles. Os microscopios (microscopios ópticos) que permiten a observación tridimensional do proceso son incapaces de visualizar os átomos por separado, xa que son demasiado pequenos, mentres que nos microscopios que permiten visualizar os átomos é imposible observar imaxes tridimensionales.

Por tanto, seguiron outro camiño. Ao arrefriarse o vidro fundido utilizáronse grupos de moléculas que sofren o mesmo proceso que os compoñentes do vidro: os coloides. Os coloides son partículas moi pequenas (pequenas pero tamén visibles ao microscopio óptico) que se atopan nun fluído. Por exemplo, a maionesa e a gelatina están feitas de coloides.

A maionesa está formada por partículas moi pequenas chamadas coloides, que adquiren forma de icosaedro, do mesmo xeito que as moléculas de vidro.

J. Terk

Os coloides en estado líquido arrefriáronse e observaron o que ocorría. Observaron que os ikosaedros fóronse formando, e que canto máis se arrefrían máis icosaedros había, e que os ikosaedros formaban cada vez máis caos.

Os científicos afirman que este descubrimento lles abriu una vía paira crear novos materiais. Por exemplo, creen que si seguen este procedemento cos metais poderán crear “metal beirakarak’. Estes metais serían moito máis flexibles que os metais con estrutura cristalina e poderían empregarse paira diversos usos, como as ás dos avións.

Os metais actuais son máis fráxiles porque están formados por gránulos de cristal unidos entre si e, por suposto, porque separar os bordos entre grans é máis fácil que romper cristais. Os metais vítreos, pola súa banda, non terían esta aresta.

Publicado en 7K.