Afinal, vidro é sólido ou líquido?

Coisas em estado líquido assumem o formato do recipiente que as contém. Como água, chumbo derretido, lágrimas de universitários e, é óbvio, gatos muito peludos (Tudo bem, na verdade eles não são líquidos. Mas dá para argumentar que a cena abaixo se enquadra na descrição).

Na outra ponta da escala, carros, prédios e as demais coisas em que você bate em vez de afundar são consideradas sólidas. E essa divisão bem simples da realidade basta para a maioria de nós.

Não basta, porém, para Edgar D. Zanotto. O físico e engenheiro de materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em São Paulo, dedicou seus 41 anos de carreira acadêmica a estudar um dos únicos materiais do mundo que não é nem uma coisa nem outra: o vidro. E agora publicou um artigo científico inteirinho dedicado a encontrar uma definição ideal para essa pedra no sapato das aulas de física. Conclusão?

“O vidro é um estado da matéria que não é cristalizado e não está em equilíbrio, que parece sólido em uma escala de tempo curta mas relaxa continuamente rumo ao estado líquido.”

Complicado? Pois é, eu também achei. Mas é fácil de entender. Vamos por partes.

Questão de ordem

Apesar da identidade dupla do vidro abrir espaço para a paranoia, quase tudo que você acha que é sólido é sólido mesmo. Acontece que há alguns sólidos que representam a classe particularmente bem: os monocristais.

Se você tivesse um microscópio bom o suficiente para observar um monocristal (como um diamante, uma safira ou uma esmeralda) em escala atômica, você descobriria que as moléculas dessas pedras preciosas são tão organizadas quanto um batalhão de soldados soviéticos. Tudo se encaixa em um padrão geométrico tridimensional, que se manifesta inclusive em escala macroscópica. Um bom exemplo é esse imenso (!) cristal de fosfato de monopotássio – tão perfeito que é quase terapêutico para quem tem TOC. Não dá para ser mais sólido do que isso. 

Um líquido, por outro lado, é malemolente. Suas moléculas lembram mais cidadãos em uma estação de metrô às seis da tarde – uma massa de gente que preenche cada cantinho do vagão, quase de maneira uniforme. Essas pessoas têm bastante energia e não ligam de mudar de posição. Também não fazem questão de andar seguindo uma lógica coerente.

E é aí que o vidro fica estranho: de longe, ele parece ser rígido e organizado como os militares russos. De perto, porém, suas moléculas na verdade estão soltas como as de um líquido, mas congeladas em suas posições aleatórias. Como se a estação de metrô todinha estivesse brincando de estátua.

“O vidro é um líquido que foi resfriado até congelar. Mas suas moléculas continuam distribuídas de maneira desordenada, como o líquido que o gerou”, explicou Zanotto à SUPER. “Em altas temperaturas, o vidro flui facilmente. Em temperatura ambiente, ele também pode fluir. Mas isso levaria muitas eras geológicas.” Em outras palavras, para um vidro escorrer até assumir a forma de seu recipiente (como o gato ali em cima) sem uma ajudinha do calor, ele precisaria ter sido colocado lá antes da época dos dinossauros.

Para manter a analogia, é como se as pessoas brincando de estátua começassem a se mexer involuntariamente. Uma hora, alguém vai mudar a perna de apoio. Outro alguém vai pegar o celular. Afinal, nenhuma dessas pessoas-átomo está organizada em perfeito equilíbrio termodinâmico, como acontece com um cristal. Com o passar do tempo, elas acabam escorrendo. Mas põe tempo nisso!

Se o vidro não é exatamente sólido, ele pode realmente se solidificar?

Pode. Basta submetê-lo a processos térmicos específicos, que fazem suas moléculas se organizarem na forma de cristal. O resultado são materiais vitrocerâmicos – que são sólidos definitivos, e não meros congelados. Eles são mais caros e resistentes que o vidro comum, e têm algumas aplicações práticas: servem de matéria prima para o tampo preto dos fogões elétricos cooktop, para dentes artificiais e para os espelhos de telescópios muito, muito grandes.