Você já se perguntou por que, cargas d'água, o vidro é transparente?

Dê uma olhada pela janela e coloque seus óculos, se estiver usando. Você também pode querer pegar um binóculo ou uma lupa. Agora, o que você vê? Bem, seja lá o que for, não são as múltiplas camadas de vidro bem na sua frente. Mas você já se perguntou como algo tão sólido pode ser tão invisível? Para entender isso, precisamos entender o que o vidro realmente é e de onde ele vem. Tudo começa na crosta terrestre, onde os dois elementos mais comuns são o silício e o oxigênio.

Eles reagem juntos para formar o dióxido de silício, cujas moléculas se organizam em uma forma cristalina regular conhecida como quartzo, que é comumente encontrado na areia, onde frequentemente compõe a maioria dos grãos e é o principal ingrediente da maioria dos tipos de vidro.

É claro que você provavelmente notou que o vidro não é feito de múltiplos pedacinhos de quartzo, e por um bom motivo. Por um lado, as bordas dos grãos rigidamente formados e os defeitos menores na estrutura cristalina refletem e dispersam a luz que os atinge.

Mas quando o quartzo é aquecido a uma temperatura alta o suficiente, a energia extra faz as moléculas vibrarem até que quebrem as ligações que as mantêm unidas e se tornem um líquido fluido, da mesma forma que o gelo derrete e se transforma em água.

Ao contrário da água, porém, o dióxido de silício líquido não se transforma em um sólido cristalino quando esfria.

Em vez disso, à medida que as moléculas perdem energia, elas se tornam cada vez menos capazes de se mover para uma posição ordenada, e o resultado é o que chamamos de sólido amorfo. Um material sólido com a estrutura caótica de um líquido, que permite que as moléculas preencham livremente quaisquer lacunas.

Isso torna a superfície do vidro uniforme em nível microscópico, permitindo que a luz o atinja sem ser espalhada em diferentes direções. Mas isso ainda não explica por que a luz consegue atravessar o vidro em vez de ser absorvida, como acontece com a maioria dos sólidos.

Para isso, precisamos descer até o nível subatômico. Você pode saber que um átomo consiste em um núcleo com elétrons orbitando ao seu redor, mas pode se surpreender ao saber que ele é composto principalmente de espaço vazio.

Na verdade, se um átomo fosse do tamanho de um estádio esportivo, o núcleo seria como uma única ervilha no centro, enquanto os elétrons seriam como grãos de areia nas arquibancadas. Isso deveria deixar bastante espaço para a luz passar sem atingir nenhuma dessas partículas.

Portanto, a verdadeira questão não é por que o vidro é transparente, mas por que nem todos os materiais são transparentes? A resposta tem a ver com os diferentes níveis de energia que os elétrons em um átomo podem ter.

Pense nisso como diferentes fileiras de assentos nas arquibancadas do estádio. Um elétron é inicialmente designado para sentar em uma determinada fileira, mas poderia pular para uma fileira melhor, se tivesse energia suficiente.

Por sorte, absorver um desses fótons de luz que atravessam o átomo pode fornecer exatamente a energia necessária para o elétron. Mas há um porém.

A energia do fóton precisa ser a quantidade certa para levar um elétron para a próxima fileira. Caso contrário, ele simplesmente deixará o fóton passar, e acontece que, no vidro, as fileiras são tão distantes que um fóton de luz visível não consegue fornecer energia suficiente para um elétron saltar entre elas.

Os fótons da luz ultravioleta, por outro lado, fornecem a quantidade certa de energia e são absorvidos, razão pela qual não se consegue bronzear através do vidro.

Essa incrível propriedade de ser sólido e transparente deu ao vidro muitos usos ao longo dos séculos. De janelas que deixam entrar a luz enquanto protegem dos elementos, a lentes que nos permitem ver tanto os vastos mundos além do nosso planeta quanto os minúsculos mundos ao nosso redor.

É difícil imaginar a civilização moderna sem vidro. E, no entanto, para um material tão importante, raramente pensamos no vidro e em seu impacto.

É justamente porque a qualidade mais importante e útil do vidro é ser discreto e invisível que muitas vezes esquecemos que ele existe.

Em tempo, há no mercado atual um material chamado "alumínio transparente" conhecido como oxinitreto de alumínio (ONAl), embora não seja um metal verdadeiro.

Este material é opticamente transparente e excepcionalmente duro, tornando-o ideal para aplicações de alto desempenho, como janelas blindadas, lentes ópticas e janelas infravermelhas.

O ONAl é criado pela pressurização em alta temperatura de óxido de alumínio e pó de nitrogênio em uma forma sólida e cristalina. O alumínio transparente é uma cerâmica, não alumínio elementar, e obtém sua transparência de sua estrutura química.

Ele é significativamente mais duro que o vidro e a safira. O ONAl pode deter projéteis de rifle de alto calibre, mesmo em um painel relativamente fino de 4 cm.

Mas tem um probleminha: seu alto custo: Devido ao complexo e dispendioso processo de produção, o ONAl é caro e atualmente reservado para aplicações especializadas de alto desempenho, em vez de produtos de mercado de massa.