ATPS DE QUÍMICA

• Introdução

A Humanidade está intimamente relacionada com materiais e novas técnicas, em Relação aos metais podemos afirmar que eles desempenham um papel fundamental na evolução histórica, pois os metais constituem cerca de 80% dos elementos químicos conhecidos. Eles não se encontram livres na natureza, mas a maioria é obtida a partir de minerais, isto é combinado com outros elementos.

Portanto neste trabalho nosso objetivo é apresentar os conhecimentos sobre metais, suas características, sua ligação, derivados, processo de extração, produção do ferro e cobre, e as principais utilizações como fonte de matéria prima, também sobre a corrosão do ferro e do aço e maneiras de evitá-la.

• ETAPA 3 - O modelo de ligações metálicas

1.1.Características dos metais.

São bons condutores elétricos usados para fabricar fios elétricos; bons condutores térmicos usados na fabricação utensílios de cozinha, ferros elétricos, etc., apresentam brilho e cor típicos uma superfície metálica bem polida tem aspecto tipicamente brilhante, normalmente, possui cor branca prateada, pois refletem bem todas as freqüências de luz; podem ser entortados alguns são mais duros outros mais moles, porem uma propriedade típica dos metais é sua flexibilidade; resistência ao calor com exceção do mercúrio, todos os outros metais se encontram no estado sólido a temperatura ambiente, e geralmente possuem altas temperaturas de fusão e ebulição.

1.2.Ligação metálica.

Consideramos um cristal de lítio metálico: é sabido que na sua rede cristalina cada átomo de lítio encontra-se rodeados por oito visinhos próximos.

No entanto o elemento lítio possui apenas um elétron de Valência, sendo assim não pode fazer oito compartilhamentos com os oitos visinhos (a ligação covalente esta descartada). Ma o Lítio cuja camada de Valencia é a segunda, possui espaço para oito elétrons e, por isso, seu elétron e o dos visinhos podem acomodar-se nesta região. Assim cada átomo de lídio tem abundancia de espaço vazio (orbitais de Valencia vazio) e escassez de elétrons de Valencia. O elétron de Valencia de cada átomo de lítio encontra sempre à sua volta orbitais de Valencia vazios. Isso significa que eles acabam tendo liberdade de movimento. Por onde quer que eles se movam, encontram sempre núcleos positivos para compensar a carga negativa região quase uniforme , de energia potencial baixa. Nessas circunstâncias podemos explicar por que estes elétrons se movem facilmente de um lugar para outro ao longo do cristal metálico.

1.3.Liga metálica.

Uma liga metálica é a mistura de dois ou mais metais ou de metais com não- metais, mas sempre com predominância do primeiro. As ligas podem ser formadas pela mistura dos metais no estado líquido e posterior resfriamento.

Exemplo de ligas metálicas:

Liga: Aço - Composição : Ferro e Carbono

Liga: Latão - Composição : Cobre e Zinco

Liga : Solda Composição : Chumbo e estanho.

4-Resumo: FERRO

Tem se indicio do uso do ferro, seguramente procedente de meteoritos. O ferro não é encontrado puro na natureza, ele é extraído sob forma de minério, principalmente em forma de oxido , destacando se : a hematita (Fe2O3) , a magnetita ((Fe3O4) , a limonita (FeO (OH)), a siderita (FeCO3) , a pirita (Fe2O3) e a ilmenita (FeTiO3).

A redução dos óxidos para a obtenção do ferroe efetuado em fornos denominados alto forno que contem carvão vegetal (massa aproximadamente do carvão que entra no alto forno 0,17t e o teor típico de carbono no ferro é de 4,3% em massa), neles são adicionados os minerais de ferro, em presença de coque, e carbonato de cálcio, CaCO3, que atua como escorificante.

No processo de obtenção, geralmente é usado à hematita, que apresenta ponto de fusão de 1560 C. Para que essa temperatura seja diminuída, é adicionado o carbonato de cálcio (CaCO3). Além de promover a redução do ponto de fusão da hematita, ele atua reagindo com impurezas presentes como o dióxido de silício (SiO2) formando o metassilicato de cálcio (CaSiO3), conhecido como escória. O coque (carbono amorfo, com mais de 90% de pureza) é usado para promover a redução da hematita, transformando o Fe3+ em Fe(s). Inicialmente, o coque, em presença de excesso de O2 fornecido pelo ar, reage produzindo CO2. O dióxido de carbono assim produzido, e também proveniente do carbonato de cálcio, reagem com o coque que é constantemente adicionado ao alto forno, produzindo CO. Este, por fim será o responsável por reagir com Fe2O3 produzindo Fe(s) e CO2.

O processo de oxidação do coque com oxigênio libera energia. Na parte inferior do alto forno a temperatura pode alcançar 1900 C

Inicialmente, os óxidos de ferro são reduzidos na parte superior do alto forno, parcial ou totalmente, com o monóxido de carbono, já produzindo ferro metálico. Posteriormente, na parte inferior do alto forno, onde a temperatura é mais elevada, ocorre a maior parte da redução dos óxidos com o coque (carbono). O carbonato de cálcio se decompõe e o dióxido de carbono é reduzido com o coque a monóxido de carbono e na parte mais inferior do alto forno ocorre à carburação. Finalmente ocorre a combustão e a dessulfuração (eliminação do enxofre) devido à injeção de ar no alto forno, e por último são separadas as frações: a escória do ferro fundido, contendo as impurezas presentes no minerios de ferro (especialmente areia).

1.4.Extração do cobre.

Podemos extrair o cobre a partir dos compostos:

1. calcopirita uma mistura de cobre , ferro e enxofre (Cu2S . Fe2S3)

2. calcosita composto de cobre e enxofre (Cu2S).

1.5.Aplicações para o cobre.

É usado nas seguintes aplicações: componentes de radar, enrolamento de rotores para geradores e motores, trilhas de circuitos impressos, caldeiras, tachos, alambiques, tanques, câmaras de esterilização, permutadores de calor, radiadores e juntas para indústria automotiva, peças para aparelhos de ar condicionado e refrigeradores, condutores para gás e águas pluviais etc.O cobre também pode ser usado como elemento de liga, geralmente adicionado para aumentar a resistência à corrosão. É o caso, por exemplo, do aço ao carbono: adiciona-se cobre ao aço quando se deseja melhorar sua resistência à corrosão.