4-
índice de refração de um vidro cal-soda é 1,5 , no entanto adições de Ba ou Pb podem afetar de que forma esta mesma propriedade? Explique.
Passo 1
O enunciado diz que um vidro cal-soda típico tem índice de refração
e pergunta como a adição de óxidos de bário (BaO) ou de chumbo (PbO) afeta esse mesmo índice. O conteúdo aqui é óptica de materiais, mais precisamente a relação entre índice de refração e polarizabilidade eletrônica dos íons na rede vítrea.
Passo 2
O índice de refração de um material está diretamente ligado à sua polarizabilidade eletrônica média. Uma forma de ver isso é pela equação de Lorentz–Lorenz:
em que
é a densidade de moléculas (ou íons) e
é a polarizabilidade de cada unidade estrutural. Quanto maior
(ou maior a densidade de unidades polarizáveis), maior tende a ser
.
Passo 3
Íons de Ba
e Pb
são muito maiores e mais “macios” eletronicamente do que, por exemplo, Ca
ou Na
. Isso significa que eles têm nuvens eletrônicas mais facilmente deformáveis (maior
). Além disso, por serem mais pesados, aumentam a densidade do vidro
. Ambos os efeitos (maior
e maior
) fazem crescer o lado direito da equação de Lorentz–Lorenz, elevando o índice de refração.
Passo 4
Na prática, substituições parciais de CaO ou Na
O por BaO elevam
para valores típicos de 1,55–1,60, e a introdução de PbO pode levar a vidros de índice ainda mais alto (
a 1,9), além de aumentar a dispersão cromática (efeito prisma mais acentuado).
Resposta
A adição de óxidos de Ba ou Pb aumenta o índice de refração do vidro, pois esses cátions têm alta polarizabilidade e elevam a densidade da rede vítrea, resultando em
maior do que 1,5.