14.13. Difusão em Vidros

Nos sólidos amorfos e vítreos, a difusão depende do tipo de ligação e da estrutura, que é, para distâncias sub-nanométricas, aleatória. Por exemplo, os polímeros se caracterizam por ligações primárias muito fortes (covalentes) que mantêm coesas as moléculas, e por ligações secundárias muito mais fracas entre as moléculas. A difusão nos polímeros ocorre pelo movimento de moléculas inteiras, analogamente ao mecanismo intersticial nos materiais cristalinos. Se a cadeia do polímero é longa e volumosa, o movimento se torna mais difícil; utiliza-se a velocidade de difusão dos polímeros para se determinar o peso molecular do polímero. Nos vidros inorgânicos, muitas espécies se aproveitam das irregularidades da estrutura. Nos vidros de silicato (1), os íons do silício (Si) estão muito fortemente ligados ao oxigênio (veja Figura 6.e, Capítulo 6, Sólidos Não-Cristalinos) e a difusividade do silício nestes materiais é extremamente baixa. Contudo, a rede irregular do silicato contém um grande número do posições para cátions, os quais usualmente preenchem apenas uma fração das posições existentes.
Enquanto os íons do silício estão no centro dos tetraedros do silicato, rodeados por íons do oxigênio, os cátions dos metais alcalinos – em especial o sódio (Na) – ocupam vazios existentes na rede tridimensional aleatória (veja Figura 6.h, Capítulo 6, Sólidos Não-Cristalinos) que forma o vidro, e se mantêm nestas posições por ligações mais fracas do que as ligações de tipo iônico. Em conseqüência, o sódio (Na), o potássio (K) e elementos semelhantes se difundem através dos vidros de silicato com facilidade. Além disso, os vazios na rede do silicato permitem que átomos pequenos como o hidrogênio (H) ou o hélio (He) se difundam com grande rapidez. Esta transparência ao hidrogênio e ao hélio limita o uso do vidro para aplicações que exigem vácuo muito elevado. A difusão de através da sílica vítrea (, também chamado de vidro de quartzo) é responsável pela degradação das fibras ópticas (feitas de ) especialmente em cabos submarinos.