Ferro Fundido

Carbono

O carbono Do latim "carbo" que significa carvão.

É um não-metal e pertence ao grupo 14 da tabela periódica. O elemento forma mais de um milhão de compostos e tem uma química dedicada ao seu estudo, a química orgânica. Pode ser encontrado na crosta terrestre, dissolvido nas águas e na atmosfera, como dióxido de carbono (CO2). Se apresenta em 3 formas alotrópicas na natureza - diamante, grafite e carbono amorfo - com propriedades bem distintas.

O carvão mineral é o resultado da transformação de uma vegetação primitiva sepultada em camadas da Terra por vários períodos geológicos. É formado por uma parte orgânica e outra inorgânica. A parte orgânica, formada por moléculas de carbono (C) e hidrogênio (H) e, em menor incidência, oxigênio (O), nitrogênio (N) e enxôfre (S), é a parte útil e combustível, enquanto a inorgânica, formada por silicatos, constitui a cinza (resultante da queima do carvão).

O grafite é um sólido preto opaco, macio e condutor de eletricidade e quebradiço.

Conhecidos pelo homem desde a pré-história, nos primórdios da civilização, o carvão e o grafite eram usados em pinturas no corpo, em cerâmicas e em desenhos nas cavernas.

O diamante é sólido, transparente, incolor, duro, decompõe a a luz nas sete cores espectrais (as cores do arco-íris). É conhecido desde a antigüidade. Acredita-se que sua extração tenha começado na Índia, entre 800 e 600 a.C. . No século I, já existiam descrições das qualidades e dureza do diamante. Era tão raro, que por cerca de 1200 anos o diamante só era conhecido na Índia. Sua introdução na Europa se deu em 1430, apenas para uso pessoal. No século XV, ocorreram grandes descobertas de diamantes famosos, como o Grão Mogol, ao longo dos rios Kistna e Godavery, na Índia.

Quando cristalizado no sistema cúbico, o diamante não é condutor de eletricidade. As outras variedades, que são mais ou menos negras, são condutoras ou, pelo menos, adquirem esta propriedade quando são submetidas a uma temperatura adequada (600oC).

Podem ser classificadas em grafites e carbonos amorfos. Enquanto que a grafite existe em estado natural, os carbonos amorfos provêm principalmente da pirogenização de matérias orgânicas contendo carbono. As variedades negras cristalizam no sistema hexagonal mas, enquanto que se podem encontrar grandes cristais de grafite natural bastante pura, os carbonos amorfos contêm pequenos cristais agrupados em desordem.

Por outro lado, enquanto que as impurezas existentes na grafite se encontram sob a forma de inclusões, os carbonos amorfos contêm impurezas, especialmente metalóides como o oxigênio, o enxofre, o boro e o azoto, que incluem na sua própria rede cristalina.

De tudo isto resulta que a grafite é muito mais densa, melhor condutora de eletricidade, um tanto oleosa e menos sensível aos agentes químicos que os carbonos amorfos.

A ação da temperatura elevada favorece a recristalização destes, fazendo sair as impurezas, de maneira que as suas propriedades evoluem no sentido de uma aproximação das da grafite, aproximação essa que será maior ou menor conforme a origem dos carbonos.

Este tratamento, feito habitualmente por aquecimento elétrico, chama-se grafitização.

Enquanto que as propriedades da grafite são bem definidas, as dos carbonos amorfos dependem da sua origem e das condições de formação.

A palavra carvão serve para designar os carbonos amorfos aglomerados e que não constituem, portanto, grafite natural ou artificial.

RESISTIVIDADE

µΩcm DENSIDADE

Carbono amorfo 3200 a 6500 1,98 – 2,10

Carvão electrografítico 800 a 1200 2,20 - 2,24

Grafite natural 50 a 400 2,25

EXTRAÇÃO , CUSTO E DISPONIBILIDADE:

Há várias outras formas de extração ou produção de carbono. Exemplo: o carvão vegetal é carbono obtido a partir da madeira ou resíduos vegetais como casca de coco. O material é aquecido a cerca de 550ºC sem a presença de ar (em recipientes metálicos ou de barro), de forma que os compostos orgânicos voláteis são evaporados, restando apenas o carbono e alguns resíduos minerais, que são as cinzas produzidas na queima do carvão vegetal.

É encontrado em abundância no sol, nas estrelas, nos cometas e na atmosfera da maioria dos planetas. Carbono, na forma de diamantes microscópicos, foi encontrado em alguns meteoritos.

Carbono é encontrado livre na natureza em três variedades alotrópicas: amorfo, grafite e diamante. O último é um dos materiais mais duros que se conhece.

Grafite existe em duas formas: alfa e beta. Têm idênticas propriedades e diferem apenas na estrutura cristalina.

O grafite se encontra em grandes quantidades nos Estados Unidos, Rússia, México, Groelândia e Índia.

Os diamantes naturais se encontram associados a rochas vulcânicas (kimberlito e lamproíto). Os maiores depósitos de diamantes se encontram nocontinente africano (África do Sul, Namíbia, Botswana, República do Congo e Serra Leoa). Existem também depósitos importantes no Canadá, Rússia,Brasil e Austrália.

Em 1983, apenas uma Mina de grafite natural se encontrava em actividade nos EUA, e só foi consumida grafite natual equivalente a cerca de 25 milhões de dólares ; foram produzidos, essencialmente para consumo interno nesse ano, 370 milhões de dólares em grafite sintética para eléctrodos e 48 milhões de dólares em filamentos de grafite. Estavam a operar 18 firmas, com 33 fábricas, produzindo, quase exclusivamente, eléctrodos, filamentos e pó.

Devido à forte concorrência dos produtores mundiais com baixos custos, outras fontes de maior qualidade não podem ser exploradas com lucro. A procura actual da grafite é baixa em relação ao potencial e à fácil capacidade produtiva de expansão, e os consumidores estão relutantes em mudar de fontes com longo uso satisfatório para novas fontes que obrigariam ajustamentos em fórmulas e nas técnicas de manufacturação, especialmente quando não existe a mínima confiança em relação ao contínuo abastecimento das novas fontes, a não ser que recebam um desconto muito razoável.

Uso e Aplicaões:

Combustível – carvão;

Lubrificante – carbono grafite;

Filtros para sistemas de purificação do ar - carbono ativado pulverizado;

Detecção da idade de materiais em arqueologia – carbono 14 (Isótopo com meia vida de 5715 anos)

Industria química – grande variedades de compostos;

Indústria petrolífera - grande variedade de compostos

Máquina de corte para materiais com alto grau de dureza - diamante

Confere leveza e resistência às ligas

Preparação do aço (Ferro/aço) - no aço: 0,10 à 2% de carbono, no ferro fundido: 2,5 à 6% de carbo

Sistemas de solda - arcos de carbono

Eletrodo para auto - fornos elétricos usados na fabricação do aço

Absorção de impurezas e odor - carbono ativado pulverizado

Tratamento de água - carbono ativado granular

Jóias – diamante

Uma das principais aplicações do carbono é para uso industrial, como componente de hidrocarbonetos (composto químico formado por átomos de carbono e hidrogênio) para a produção de combustíveis como o gás natural e o petróleo. Ele também pode ser utilizado para a produção de gelo seco.

Além disso, ele pode ser utilizado também para a produção de joias, com o diamante e na fabricação do grafite para o lápis.

No Brasil, o grafite é produzido na região nordeste, na Bahia, para ser utilizado nos eletrodos industriais. É utilizadoem sistemas para filtragem da água/purificação e como elemento principal para a produção de ligas de ferro (aço).

Curiosidades

• Uma das referências mais antigas que se tem sobre o diamante é do século IV a.C., através de Kautilya, uma princesa que viveu na corte de Candragupta-Maurya, na Índia. Ela sugeriu que essa pedra poderia ser utilizada como pedra preciosa e como objeto de taxação por especialistas.