Atps De Quimica

Sumário

Intodução_____________________________________________________________3

ETAPA 1______________________________________________________________4

Passo 1_______________________________________________________________4

Passo 2_______________________________________________________________5

Passo 3_______________________________________________________________6

Passo 4_______________________________________________________________7

ETAPA 2______________________________________________________________8

Passo 1_______________________________________________________________8

Passo 2_______________________________________________________________9

Passo 3______________________________________________________________10

Passo 4______________________________________________________________11

Conclusão____________________________________________________________12

Referências___________________________________________________________13

Introdução

O aumento espetacular no consumo de alumínio é prova do que este metal significa na indústria moderna.O alumínio segue o ferro/aço entre os metais de maior consumo anual, sendo o mais importante dos metais não ferrosos. A variedade de usos do alumínio está relacionada com suas características físico-químicas, com destaque para seu baixo peso específico, comparado com outros metais de grande consumo, resistência à corrosão e alta condutibilidade elétrica/térmica.

ETAPA 1

Passo1

Foram realizadas pesquisas sobre o alumínio, onde se destacaram o processo de obtenção, suas principais características e suas aplicações.

O alumínio foi descoberto por Sir Humphrey Davy em 1809, tendo sido isolado pela primeira vez em 1825 por H. C. Oersted. Porém, apenas em 1886 foi desenvolvido um processo industrial econômico de redução. Neste ano, dois cientistas trabalhando independentemente, Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Paul Louis Héroult, na França, inventaram o mesmo procedimento eletrolítico para reduzir a alumina em alumínio.

O procedimento Hall-Héroult é o que se usa atualmente e consome cerca de 14,8 kWhcc (média brasileira) para a produção de um quilo de alumínio primário. O elemento “alumínio” é abundante na crosta terrestre na forma de óxido de alumínio (Al2O3) e as reservas minerais são quase ilimitadas.

O minério industrial mais importante é a “bauxita”, com um teor de óxido de alumínio entre 35% a 45%; suas jazidas localizam-se principalmente nas regiões tropicais e, no Brasil, concentram-se na área amazônica. O Brasil tem vocação para produção de alumínio, pois além da abundante reserva de bauxita (o Brasil detém a terceira maior reserva de bauxita do mundo), tem um alto potencial de geração de energia hidrelétrica, que é um insumo primordial para obtenção do alumínio primário através da eletrólise.

Quando o alumínio era ainda uma curiosidade com custo elevado de produção, as primeiras aplicações foram limitadas a trabalhos suntuosos, tais como, estatuetas e placas comemorativas. Então, quando o metal tornou-se disponível em grandes quantidades (embora ainda medido em quilos em vez de toneladas) passou a ser usado na decoração Vitoriana como bandejas e escovas de cabelo ornamentais. No final do Século 19, com o aumento da produção e preços menores, foi gradualmente utilizado em utensílios de cozinha e alguns dos primeiros automóveis que já possuíam painéis revestidos de alumínio comercialmente puro. Entretanto, a resistência limitada do metal comercialmente puro restringia sua aplicação, especialmente quando havia alguma dificuldade nas indústrias metalúrgicas em favor de materiais tradicionais com os quais elas estavam mais familiarizadas.

Conseqüentemente, no início do Século as indústrias de alumínio começaram a trabalhar na produção de ligas de alumínio com propriedades mecânicas mais elevadas. Os primeiros experimentos foram através de tentativas e erros, aliados a observações perspicazes, conduzindo a experiências posteriores baseadas no aumento do conhecimento dos princípios metalúrgicos fundamentais envolvidos.

O rápido e notável crescimento da importância do alumínio na indústria é resultado de uma série de fatores:

• é um metal que possui excelente combinação de propriedades úteis resultando numa adequabilidade técnica para um campo extraordinário de aplicações em engenharia;

• pode ser facilmente transformado, através de todos processos metalúrgicos normais, sendo assim viável à indústria manufatureira em qualquer forma que seja requerida;

• as atividades de pesquisa desenvolvidas pela própria indústria do alumínio, pelos laboratórios acadêmicos e pelos seus usuários têm levado a um maior conhecimento das características de engenharia deste metal, além do que técnicas de fabricação, de soldagem e de acabamento têm sido desenvolvidas, fazendo com que o alumínio seja considerado um material que não apresenta dificuldade nas suas aplicações;

• finalmente, um fator importante na aceitação geral do alumínio tem sido a livre divulgação da indústria quanto às recomendações aos usuários e potenciais usuários do metal. Isto tem sido feito pelos fabricantes individualmente, por centros de pesquisa e pela ABAL.

Passo 2

Foi feita uma análise de todo o processo de produção do alumínio, com o auxílio da imagem da Figura 1 da ATPS.

A obtenção do alumínio a partir da bauxita efetua-se em três etapas: Mineração, Refinaria e Redução. A bauxita é extraída, lavada e secada antes de ser enviada à Refinaria onde se produz o alumínio.

O processo químico denominado Bayer é o mais utilizado na indústria do alumínio. Neste processo, a alumina é dissolvida em soda cáustica e, posteriormente, filtrada para separar todo o material sólido, concentrando-se o filtrado para a cristalização da alumina. Os cristais são secados e calcinados para eliminar a água, sendo o pó branco de alumina pura enviado à Redução para obtenção de alumínio, através de eletrólise, processo conhecido como Hall-Héroult.

As principais fases da produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída do produto, são: moagem, digestão, filtração/evaporação, precipitação e calcinação.

No processo de eletrólise, para obtenção do alumínio, a alumina é carregada de forma controlada, em um eletrólito fundido, formado por sais de criolita e fluoreto de alumínio. A passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono.

Passo 3

Neste passo foram realizadas leituras sobre as características do alumínio.

Uma excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis materiais utilizados na engenharia, arquitetura e indústria em geral.

Ponto de fusão: O alumínio possui ponto de fusão de 660°C, o que é relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C.

Peso específico: A leveza é uma das principais características do alumínio. Seu peso específico é de cerca de 2,70 g/cm3, aproximadamente 5% do peso do aço e 30% do peso do cobre.

Resistência a corrosão: O alumínio possui uma fina e invisível camada de óxido, a qual protege o metalde oxidações posteriores. Essa característica de auto-proteção dá ao alumínio uma elevada resistência à corrosão.

Condutibilidade elétrica: O alumínio puro possui condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed Copper Standard), a qual associada à sua baixa densidade significa que um condutor de alumínio pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro.

Condutibilidade térmica: O alumínio possui condutibilidade térmica 4,5 vezes maior que a do aço.

Refletividade: O alumínio tem uma refletividade acima de 80%, a qual permite ampla utilização em luminárias.

Propriedade anti-magnética: Por não ser magnético, o alumínio é frequentemente utilizado como proteção em equipamentos eletrônicos. Além disso, o metal não produz faíscas, o que é uma característica muito importante para garantir sua utilização na estocagem de substâncias inflamáveis ou explosivas, bem como em caminhões-tanque de transporte de combustíveis.

Característica de barreira: O alumínio é um importante elemento de barreira à luz, é também impermeável à ação da umidade e do oxigênio, tornando a folha de alumínio um dos materiais mais versáteis no mercado de embalagens.

Reciclagem: A característica de ser infinitamente reciclável, sem perda de suas propriedades físico-químicas é uma das principais vantagens do alumínio.

Todas essas características apresentadas conferem ao alumínio uma extrema versatilidade. Na maioria das aplicações, duas ou mais destas características entram em jogo, por exemplo: baixo peso combinado com resistência mecânica; alta resistência à corrosão e elevada condutibilidade térmica.

Passo 4

O elemento “alumínio” é abundante na crosta terrestre na forma de óxido de alumínio (Al2O3) e as resevas minerais são quase ilimitadas. O minério industrial mais importante é a “bauxita”, com um teor de óxido de alumínio entre 35% a 45%. Suas jazidas localizam-se principalmente nas regiões tropicais e, no Brasil, concentram-se na área amazônica.

A obtenção do alumínio a partir da bauxita efetua-se em três etapas: Mineração, Refinaria e Redução. A bauxita é extraída, lavada e secada antes de ser enviada à Refinaria onde se produz o alumínio.

O alumínio é amplamente utilizado no mundo moderno devido à sua excelente performance e propriedades superiores na maioria das aplicações, pois suas técnicas de fabricação permitem a manufatura do produto acabado a preços competitivos

Suas aplicações à maioria das vezes são baseadas em suas propriedades assim como:

A alta condutividade elétrica que apesar de ser menor que a do cobre é compensada pela sua menor massa especifica, ou seja, na utilização de um cabo de alumínio que tem o mesmo peso que o de cobre, o alumínio pode conduzir até 2 vezes mais eletricidade.

Da mesma forma acontece com a condutividade térmica, por ser 3vezes mais alta que a do aço, é muito utilizada em dissipadores de calor e em utensílios domésticos, e neste segundo sendo destacado também o fato de não ser toxico.

Sua baixa densidade, o caracteriza como um dos mais leves metais disponíveis para o comercio, e é utilizado para a fabricação de estruturas de avião devido sua elevada relação entre resistência mecânica e peso.

A refletividade é devido a sua superfície polida, que se torna uma boa refletora da radiação infravermelha até a ultravioleta e é usada em luminárias, proteções térmicas entre outras.

Outra propriedade do alumínio é a grande resistência a corrosão que acontece devido ao entrar em contato com o ar, forma-se uma fina camada de oxido impedindo assim a corrosão, sendo bastante utilizada na construção civil (telhas, perfis, etc.).

A reciclagem é um dos atributos mais importantes do alumínio, pois qualquer produto produzido com esse metal pode ser reciclado infinitas vezes, sem perder suas qualidades no processo de reaproveitamento, ao contrário de outros materiais.

ETAPA 2

Passo 1

No início desta etapa estudamos sobre as ligações químicas e os compostos inorgânicos através da leitura indicada do livro PLT, e outras indicações de leitura foram:

Relatório de sustentabilidade da indústria do alumínio. 2009. Disponível em:

https://docs.google.com/a/aedu.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B0QC71LDFUL6NTFlYzg1OWMtNGMyNS00NWQzLThmNGQtZTZlMjg2ODMyMzRh&hl=pt_BR

Acesso em: 08/setembro/ 2013

Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita. Química Nova. vol.25 nº.3 São Paulo Maio 2002. Disponível em:

https://docs.google.com/a/aedu.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B2SJn0a5XTlkNDkyYmVmY2QtMzY0YS00ZDcxLWIzZWItYjNmZTcxOWY3YTVm&hl=pt_BR

Acesso em: 08/setembro/2013

Passo 2

Após as leituras realizadas e com o conhecimento obtido chegou-se a seguinte conclusão sobre a frase “O aço pode ser substituído pelo alumínio” :

O aço pode sim ser substituído pelo alumínio. Em montadoras de veículos motorizados, é mais proveitoso usar ligas de alumínio, pois este implica numa diminuição de até 40% no peso de componentes automotivos, enquanto a utilização do aço de alta resistência diminui o peso no máximo em apenas 11%.

Além disso, o aço é basicamente ferro, por isso é muito pesado. Já o alumínio além de ser um metal muito leve, possui densidade muito baixa e grande resistência à corrosão. Pode ser facilmente transformado em chapas ou em fios. Isso aumenta a possibilidade de seu uso. Outra característica interessante do alumínio é a de que ele conduz eletricidade. Por isso ele é usado em fios de alta tensão.

A extração do alumínio através da bauxita é um processo que utiliza muita eletricidade, se tornando um processo caro, porem a sua reciclagem utiliza menos eletricidade e traz mais benefícios.

No setor ferroviário espera-se adotar a utilização do alumínio na fabricação de vagões, pois por se tratar de um metal leve, trará mais velocidade no transporte e custos menores com combustíveis.

Passo 3

Que produtos podem ser obtidos a partir da bauxita?

Hidróxido de alumínio, sulfato de alumínio, zeólitas, cloreto de alumínio, Óxidos de alumínio, alumínio metálico, carboxilatos de alumínio, organometálicos de alumínio, alcóxidos de alumínio, e anidro.

Escrever o nome das substâncias inorgânicas que aparecem no esquema e classificá-las em ácidos, bases, sais ou óxidos.

NA [AL(OH)4] – zeolitas - BASE

ALCL3 – cloreto de alumínio,anidro - ÁCIDO

AL(OH)3 - hidróxido de alumínio - BASE

Al2(SO4)3•xH2O - sulfato de alumínio hidratado - ÁCIDO

KAl(SO4)2•12H2O - alúmen de potássio - ÁCIDO

Al2(OH)6-nCln•xH2O - cloretos básicos de alumínio - ÁCIDO

Escolher 4 (quatro) compostos obtidos a partir da bauxita e relacioná-los com a sua utilização nos processos industriais

Alúmen de Potássio – é o sulfato duplo de alumínio e potássio, é o principal constituinte da pedra-ume. É usado em purificação de água, curtimento de couro, têxteis a prova de fogo e produção de pão; tem aplicação em fotografia como endurecedor da gelatina e emulsões, uso em cosméticos, com desodorante e no tratamento pós barba.

O sulfato de alumínio hidratado - é o segundo composto de alumínio de maior importância industrial, depois do óxido12. Atualmente, o sulfato de alumínio substitui, em quase todas as áreas de aplicação, o alúmen de potássio. Sua maior aplicação é no tratamento de água, onde atua como agente floculante. O sulfato de alumínio é usado na indústria de papel e celulose, na indústria têxtil, na fabricação de tecidos à prova d'água, no curtimento de couro, como suporte de catalisador, na impermeabilização de concreto, como clarificador de óleos e gorduras, na fabricação de lubrificantes e na indústria farmacêutica.

Zeólitas - têm larga aplicação em catálise, na indústria petroquímica e na produção de detergentes entre outras.

Cloretos básicos de alumínio - usados em desodorantes e antiperspirantes e também na produção de catalisadores.

Passo 4

Fluxograma das aplicações do alumínio com suas ligas.