METAIS. CARACTERÍSTICAS DOS METAIS

METAIS

Os elementos químicos são classificados em metálicos e em metalóides ou não metálicos. Os metais, por seu lado, apresentam as características apontadas a seguir:

a) EstruturaCristalina. Todos os metais possuem geralmente estrutura cristalina e, como tal, apresentam uma disposição regular e ordenadados seus átomos.

b) Brilho Típico, por isso mesmo chamado de brilho metálico. Osmetais possuem elevada capacidade de reflexão à luz.

c) Opacidade. Os metais mantêm essa propriedade até que sejam reduzidos a lâminas muito finas, com espessura inferior a 0,001mm.

d) Elevadacondutividade elétrica e térmica. Comparados com os metalóides ou não metálicos, todos os metais são bons condutores de calor e de corrente elétrica. Além disso, os metais com condutividades elétricaselevadas, como a prata, o cobre e o alumínio, apresentam também condutividades térmicas elevadas. Os não metais e as ligas de metais com metalóides apresentam, à temperatura ambiente, condutividade elétricatão baixa que são classificados como isolantes. Tais corpos ainda possuem uma variação da resistência em função da temperatura, inversa à dos metais: estes elevam sua resistência com elevação datemperatura, apresentando, por isso, um coeficiente de temperatura da resistência (α) positivo.

e) São geralmente sólidos. Tomando como referência a temperatura ambiente, todos os metais, com exceção domercúrio, são sólidos. O mercúrio se solidifica apenas a -39ºC.

f) Capacidade de deformação e moldagem. Perante elevação de temperatura e aplicando esforços mecânicos por meio de prensas, laminadoras,etc; os metais são transformados em suas seções transversais. Muitas vezes, por outro lado, os isolantessão rígidos e quebradiços.

g) Encruamento. Metais deformados a frio endurecem e reduzem suacondutividade elétrica. Essa característica é chamada de encruamento, que pode ser eliminado por um recozimento.

h) Transformam-se em derivados metálicos, quando expostos a certos ambientes. Assim perante o oxigênio do ar, formam-se óxidos, em ácidos sob a ação de sais. Os óxidos metálicos, por sua vez, dissolvidos em ácidos, resultam em sais. Como regra geral, todos os derivados metálicos são menos condutores que os metais de origem.

i) Pela capacidade de se combinarem entre si, podem formar ligas metálicas. Essas ligas têm grande importância nas aplicações elétricas.

CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PESO ESPECÍFICO

Tomando como referência o peso específico dos metais, estes podem ser classificados em:

a) Metais leves, que são todos aqueles com peso específico abaixo de 4 g/cm³, como no caso de Al, Mg, Be, Na e Ca.

b) Metais pesados, aqueles com peso específico igual ou maior que 4 g/cm³. Estes podem ser dos tipos:

De baixo ponto de fusão, os que apresentam ponto de fusão até 1000ºC, como é o caso de Sn, Pb, Zn, Sb;

De ponto de fusão médio, no caso de a fusão ocorrer entre 1000 e 2000ºC, por exemplo, Cu, Fe, Ni e Mn;

De alto ponto de fusão, para valores acima de 2000ºC; como exemplos: W, Mo, Ta.

CARACTERÍSTICAS DOS METAIS

Por se destinar a cursos de engenharia elétrica, e não mecânica, será dada maior ênfase aos metais mais usados nesta área, apesar de que certos metais mecânicos, o ferro e o aço, por exemplo, também se apresentam em equipamentos elétricos devido às suas propriedades estruturais, mecânicas e magnéticas. Esses aspectos serão destacados em análise posterior.

Vamos à análise das propriedades dos metais, inicialmente tratando dos condutores.

1. Classificação geral dos materiais elétricos

Os materiais elétricos ou, de modo mais preciso, os materiais usados em eletricidade são basicamente classificados sob dois pontos de vista:

a) O elétrico, em materiais condutores, semicondutores e isolantes;

b) O magnético, em materiais ferromagnéticos, diamagnéticos e paramagnéticos.

É importante salientar, inicialmente, que os nomes dados aos grupos supramencionados não devem ser encarados como precisos no seu comportamento prático, pois, por exemplo, inexistem isolantes perfeitos, assim como condutores perfeitos. Todos os materiais apresentam suas limitações de uso, também na eletrotécnica. Portanto a classificação dos materiais na eletricidade se baseia num comportamento relativo entre eles, e numa característica que predomina em ampla faixa e que é a mais importante na aplicação referida.Por isso mesmo, tem-se procurado um denominador comum para essa classificação, utilizando-se, para tanto, a resistividade transversal do material em questão, para sua classificação sob ponto de vista elétrico, e as grandezas da permeabilidade e da suscetibilidade para os fins magnéticos.

2. Materiais sob ponto de vista elétrico

Classificação Geral

Baseado no valor da resistividade transversal, os materiais se classificam em:

Materiais condutores, 10^-2 a 10Ω.mm²/m;

Materiais semicondutores, 10 a 10¹²Ω.mm²/m;

Materiais isolantes, 10¹² a 10^24Ω.mm²/m.

Esses valores, tão distintos de resistividade transversal, decorrem do comportamento condutor perante a corrente elétrica. Como esta percorre o próprio corpo considerado, poderemos concluir que a diferença no seu comportamento condutor reside sobretudo na maneira como se apresenta o corpo condutor.

Realmente, a diferença estrutural entre os materiais é uma das principais razões do seu comportamento tão diverso, motivo pelo qual torna-se necessário estudar a própria estrutura molecular do corpo e as suas características de ionização e de excitação, lembrando a variação do seu nível de energia nos diversos estados físicos.

3. A estrutura dos materiais condutores

A circulação de uma corrente elétrica é notada em materiais sólidos e nos líquidos, e, sob condições favoráveis,