INTRODUÇÃO
Na Química Descritiva estudaremos
a ocorrência dos elementos na natureza, os locais onde podem ser
encontrados, o estado físico em que se apresentam e suas combinações
químicas mais comuns.
É de grande interesse estudarmos
os processos usados para obtenção dos elementos, a partir de fontes naturais
e como são fabricadas algumas substâncias de grande interesse industrial e
comercial.
1. Constituição da Terra
O planeta Terra, para efeitos de
estudos, é dividido basicamente em três partes: litosfera, hidrosfera e
atmosfera.
1.1. Atmosfera
Atmosfera é a camada gasosa ao
redor da Terra.
Sete elementos gasosos podem ser
encontrados comumente na atmosfera, entre eles nitrogênio, oxigênio e gases
nobres.
Todos esses elementos são obtidos
industrialmente a partir do ar atmosférico, com exceção do gás hélio (He)
que é extraído do gás natural de certos poços no Kansas, Oklahoma e Texas,
onde sua concentração é bem superior à encontrada no ar atmosférico.
Dependendo do local, clima e
altitude, a composição da atmosfera pode variar; mas, em geral, temos em
ordem decrescente de porcentagem em volume:
1.2. Hidrosfera
Hidrosfera é a parte líquida da Terra que corresponde a cerca de 80% da
superfície.
A água dos oceanos apresenta uma
grande variedade de sais dissolvidos, constituindo-se em fonte principal de
obtenção de vários elementos, como bromo, magnésio, sódio, cloro, etc.
Os sais dissolvidos correspondem
a 3,3% da água dos oceanos.
Os elementos que podem ser
obtidos da água dos oceanos apresentam a seguinte abundância:
1.3. Litosfera
Litosfera é a parte sólida da
Terra com cerca de 6.500 km de raio. A parte mais externa, que corresponde a
uma espessura de aproximadamente 30 km, é chamada de crosta terrestre. É
dela que extraímos alguns principais elementos, os quais, em ordem
decrescente de abundância, são:
O oxigênio e o silício são os
elementos mais abundantes da crosta terrestre, seguidos do alumínio e do
ferro. Esses e os demais elementos encontrados na crosta terrestre compõem
os chamados minerais.
Minerais são substâncias
presentes na crosta terrestre que se encontram em determinados depósitos.
São provenientes da concentração de vários elementos que ocorreram com o
passar das eras geológicas, devido a vários processos como fusão,
cristalização, dissolução e precipitação, formando compostos estáveis.
Resumindo temos:
Grande parte dos minerais
apresentam, na sua formação, elementos metálicos, cuja extração é desejada.
Se o mineral apresenta facilidade
de extração, condições de transporte, baixo custo de mercado, ele passa a
ser chamado de minério.
Os principais minérios e os
elementos químicos extraídos encontram-se no quadro a seguir:
Alguns elementos ocorrem na
natureza no estado nativo, como Au, Ag, Pt, Hg e Cu, os quais são chamados
metais nobres.
O minério é encontrado na
natureza em locais que são chamados minas ou jazidas. O processo de extração
do minério das minas é chamado de mineração.
Os processos utilizados para
obtenção dos metais, a partir dos seus minérios, é a metalurgia.
Esses processos consistem, de um
modo geral, em:
I. Purificação (ou concentração) do
minério
Geralmente o minério obtido da
jazida apresenta uma quantidade muito grande de impurezas, material rochoso
inútil. Portanto, as impurezas devem ser removidas.
II. Redução do cátion metálico ao átomo
metálico
Os elementos metálicos
encontram-se nos minerais na forma de cátions metálicos, e, para que se
possa obter o metal, tem-se que fazer a redução do cátion.
III. Purificação do Metal
O metal obtido pelas etapas 1 e 2
contém geralmente pequenas quantidades de outros metais e/ou não-metais, que
devem ser removidos ou não, dependendo da aplicação do metal.
2. Substâncias Simples e Compostas
Importantes
2.1. Halogênios
Os elementos da família VIIA
(atual 17) são conhecidos como halogênios (“formadores de sal”).
Os halogênios, por serem
altamente reativos, não são encontrados livres na natureza e ocorrem como
íons halogenetos: F–, Cl–, Br– e I–.
I. Flúor (F2)
É um gás amarelo pálido que
ocorre em minerais, como fluorita (CaF2), criolita (Na3AlF6)
e flúor apatita [Ca5F(PO4)3].
A molécula de flúor F2
é, em princípio, o mais forte dos agentes oxidantes.
Na prática, o flúor raramente é
utilizado como agente oxidante, pois o seu manuseio é extremamente perigoso.
A molécula de F2 retira elétrons de praticamente todas as
espécies, incluindo a água, geralmente com explosão violenta.
O flúor (F2) é obtido
pela eletrólise de uma mistura fundida de HF e KF usando ânodo de carbono,
no qual se produz F2, e um cátodo de prata ou aço inoxidável no
qual se forma o H2. Os produtos devem ser mantidos separados,
pois reagem explosivamente.
O F2 pode ser
armazenado em recipiente de aço, cobre ou certas ligas, somente porque ele
forma rapidamente, uma película fluoreto na superfície do metal, e impede o
prosseguimento da reação.
O flúor reage violentamente com o
hidrogênio, formando o fluoreto de hidrogênio (HF).
HF, apesar de ser um ácido fraco,
possui propriedades que o tornam difícil de manusear. O HF(g), ou
em solução aquosa ataca o vidro.
As soluções de HF devem ser
guardadas em recipientes de polietileno ou de parafina.
O HF tem uma outra propriedade
que o torna extremamente perigoso, que é causar queimaduras extremamente
dolorosas e que levam vários meses para cicatrizar.
Os íons fluoretos (F–)
são usados em prevenção de cárie dentária. A fonte de íons fluoreto pode ser
SnF2 (fluoreto estanoso) encontrado no creme dental, ou NaF,
adicionado à água potável, na proporção de 1 p.p.m.
II. Cloro (Cl2)
É um gás amarelo-esverdeado,
venenoso, pouco solúvel em água, reagindo com ela, dando íons cloreto e
hipoclorito.
O cloro encontra-se combinado
como cloreto, como os minerais habita (NaCl) e siluita (KCl) em depósitos
subterrâneos e também, nos oceanos.
O cloro é um germicida poderoso,
usado na purificação da água de beber.
É obtido industrialmente pela
eletrólise de solução aquosa de cloreto de sódio.
2NaCI + 2H2O
2NaOH + H2+ CI2
Em laboratório, pela reação do
ácido clorídrico com dióxido de manganês:
MnO2 + 4
HCI
MnCI2+2H2O+CI2
O cloro é usado como alvejante
industrial no tratamento da celulose para a fabricação de papel, na obtenção
de compostos como o ácido clorídrico, o inseticida BHC (bezeno hexaclorado),
etc.
Quando o cloro é borbulhado em
uma solução de hidróxido de sódio à temperatura ambiente, ocorre a reação:
Cl2(g) +
2OH-(aq)
ClO-(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)
A solução resultante é
comercializada como água sanitária para uso doméstico e como desinfetante.
III. Bromo (Br2)
É um líquido castanho-avermelhado, de cheiro
repugnante, tóxico, venenoso.
Parcialmente solúvel em água, reagindo com ela e
produzindo água de bromo.
É obtido industrialmente pela
oxidação em meio ácido do Br– das águas do mar, usando cloro como
agente oxidante.
Cl2(g) + 2Br-(aq)
2Cl-(aq) + Br2(aq)
O bromo gasoso é arrastado por
uma corrente de ar e, em seguida, condensado ao estado líquido.
No laboratório, o bromo pode ser
obtido pele oxidação de Br– por MnO2 em meio ácido ou
outro agente oxidante.
O bromo produz queimaduras
dolorosas na pele que dificilmente cicatrizam, por isso deve ser manuseado
com extremo cuidado.
É usado na fabricação de
bromofórmio (CHBr3), de desinfetantes, corantes e na indústria
fotográfica, principalmente na forma de brometo de prata (AgBr).
IV. Iodo (I2)
É um sólido cinza-escuro, com um
brilho semimetálico. Sublima a 184 oC, dando vapor violeta. É praticamente
insolúvel em água. É solúvel em etanol, formando a tintura de iodo que era
utilizada como desinfetante e antisséptico.
É produzido industrialmente pela
oxidação de I– com gás Cl2:
CI2(g) +
2I–
2CI–+ I2
ou pela redução do
a I– :
seguido de oxidação pelo próprio
iodato:
Em laboratório, é obtido pelo
tratamento de uma mistura de iodeto de potássio e dióxido de manganês com
ácido sulfúrico:
2KI + MnO2
+ 3H2SO4
2KHSO4 + MnSO4 + 2H2O + I2
O iodo é usado na produção do
iodofórmio (CHI3), na fabricação de remédios, desinfetantes,
corantes e na indústria fotográfica (KI e AgI).
O sal de cozinha iodado (NaCl +
NaI) tem a finalidade de combater o hipertireoidismo (doença do bócio).
2.2. Hidrogênio (H2)
O LZ 129 Hindenburg foi um dirigível construído pela Luftschiffbau-Zeppelin
GmbHa, na Alemanha. O seu projeto foi encomendado pelo governo de Adolf
Hitler, visando divulgar a superioridade tecnológica do país. Conhecido como
Zeppelin, o dirigível, com 245 metros de comprimento e sustentado no ar por
200 mil metros cúbicos de hidrogênio, o maior dirigível da história
até 1937, saiu de Hamburgo e cruzou o Atlântico a 110 km/h. Na noite de 6 de
maio de 1937, o gigantesco dirigível Hindenburg preparava-se para descer na
base de Lakenhurst, em Nova Jersey, nos Estados Unidos, com 97 ocupantes a
bordo, sendo 36 passageiros e 61 tripulantes, vindos da Alemanha. Durante as
manobras de pouso, um incêndio tomou conta da aeronave e o saldo foi de 13
passageiros e 22 tripulantes mortos e um técnico em solo, no total de 36
pessoas.
É um gás incolor, inodoro,
combustível (chamado combustível do futuro). Na Terra, o hidrogênio
raramente se encontra livre, mas combinado, geralmente com o oxigênio,
formando água.
A molécula de hidrogênio é tão
leve que, ao ser libertada, rapidamente sobe aos níveis mais altos da
atmosfera de onde, aos poucos, se perde no espaço.
É obtido industrialmente:
a) a partir do carvão
b) processo Lane
3Fe + 4H2O
Fe3O4 + 4H2
c) eletrólise
2H2O
2H2 + O2
2NaCI + 2H2O
2NaOH + H2 + CI2
d) Em laboratório
Pela reação de ácidos com metais
mais reativos que o hidrogênio.
Zn(S) + 2HCI(aq)
ZnCI2(aq)
O hidrogênio é usado na
hidrogenação de óleos vegetais para a produção de margarina, como
combustível, na formação de vários compostos, como NH3 e HCl.
2.3. Oxigênio (O2)
É um gás incolor, inodoro e, no
estado líquido, é azul pálido. É o elemento mais abundante na Terra, quer em
porcentagem de átomos, em massa. Ocorre livre na atmosfera, combinado com
hidrogênio na hidrosfera e combinado como silício, ferro, alumínio e outros
elementos na crosta terrestre (litosfera).
É usado como “comburente”,
substância que alimenta as combustões.
É obtido industrialmente por
liquefação e posterior destilação fracionada do ar atmosférico.
Inicialmente, o ar atmosférico é
submetido a sucessivas compressões e resfriamentos até atingir uma
temperatura de aproximadamente – 200 °C. O ar torna-se líquido e, então,
faz-se a destilação fracionada.
Inicialmente, destila o
componente mais leve que é o nitrogênio (PE = –195 °C), depois argônio (PE
–190 °C) e, por ultimo, o oxigênio (PE
–185 °C).
É obtido também pela eletrólise
da água:
2H2O
2H2+O2
Na Medicina, é aplicado em
inalações e em aparelhos de respiração artificial contra envenenamentos
provocados por certos gases como o monóxido de carbono (CO). É usado na
fabricação do aço e em equipamentos de mergulho.
2.4. Nitrogênio (N2)
A vitrificação difere das técnicas de refrigeração e de armazenagem
tradicionais que permite a solidificação “transparente” instantânea dos ovos
e dos embriões sem a formação de cristais de gelo. Durante a vitrificação o
embrião é mergulhado no nitrogênio líquido de -196C.
É um gás, incolor, inodoro e
insípido.
É um gás inerte. Ocorre na Terra
como o principal constituinte do ar atmosférico (~ 78% em volume) onde se
encontra livre (N2).
É difícil encontrar compostos
inorgânicos do nitrogênio como minerais, pois a maioria é solúvel em água.
O nitrogênio é encontrado em
compostos orgânicos em todos os seres vivos, animais e plantas.
Certas bactérias no solo e raízes
de algumas plantas, especialmente os legumes, convertem o nitrogênio
atmosférico em nitrogênio orgânico, que é então transformado por outras
bactérias em nitrato, a forma de nitrogênio mais usada pelas plantas na
síntese de proteínas.
O nitrogênio é obtido
industrialmente por liquefação e posterior destilação fracionada do ar
atmosférico.
Em laboratório, é obtido pela
decomposição do nitrito de amônio (NH4NO2):
Por ser inerte, é usado na forma
gasosa no empacotamento de alimentos e no interior de lâmpadas
incandescentes.
Na forma líquida, é usado na
conservação de alimentos, na de sêmen para inseminação artificial.
É usado também na síntese da
amônia e na do ácido nítrico.
2.5. Amônia ou Gás Amoníaco (NH3)
É um gás incolor (ponto de
ebulição normal - 33,4 °C), com odor característico, sufocante, e sua
inalação, em altas concentrações, causa problemas respiratórios.
A amônia é extremamente solúvel
em água, produzindo o hidróxido de amônio, o qual não existe isolado.
NH3 + H2O
NH4OH
NH4OH
NH
+ OH–
É obtida industrialmente pela
síntese catalítica:
I. Processo Haber-Bosch
Neste processo, a temperatura fica entre 500 a
600 °C, a pressão é de 200 atmosferas e o catalisador é o ósmio ou o urânio.
O resultado é uma solução amoníaca com rendimento
de 15%.
II. Processo de Claude
Neste processo, a temperatura é
também de 500 a 600 °C, só que a pressão é de 1000 atmosferas e o
catalisador é o ferro. Resulta o gás amoníaco liquefeito, com rendimento de
40%.
Em laboratório
a) Processo Solvay
Ação da cal viva quente sobre o cloreto de
amônio.
2NH4CI + CaO
CaCI2 + 2NH3 + H2O
b) Sal de amônio com base solúvel.
A amônia é utilizada em refrigeração, na produção
de fertilizantes, na preparação de ácido nítrico.
2.6. Ácido Nítrico (HNO3)
Puro, é um líquido incolor,
volátil (PE = 86 °C) e solúvel em água. Em solução aquosa, dá origem a um
ácido forte, (aqua fortis), de cheiro irritante, muito venenoso se
inalado ou ingerido, e forte agente oxidante.
É obtido industrialmente pela
oxidação da amônia, pelo processo Ostwald:
2.7. Enxofre
O enxofre é encontrado livre na
crosta terrestre, bem como combinado com outros elementos, principalmente na
forma de sulfetos, como a galena (PbS), pirita (FeS2) e vários
sulfatos, como o sulfato de cálcio etc.
É obtido industrialmente pelo
processo Frasch, no qual o vapor d’água superaquecido (a cerca de 170 ºC e
sob pressão) e ar comprimido são injetados por encanamentos até os depósitos
subterrâneos. O enxofre se funde e é forçado a subir para a superfície como
uma espuma de ar-água-enxofre.
O enxofre é um sólido cristalino
amarelo, insolúvel em água e solúvel em dissulfeto de carbono (CS2).
Apresenta uma variedade de formas
alotrópicas.
À temperatura ambiente, ou abaixo
de 95,5 °C, o enxofre estável é o rômbico ou enxofre
cuja molécula é cíclica (S8).
Quando é aquecido lentamente,
transforma-se na forma cristalina monoclínica, estável acima de 95,5 °C.
Quando o enxofre líquido (ponto
de fusão = 119 °C) é resfriado rapidamente, sendo despejado em água,
forma-se o enxofre plástico ou amorfo. Ele se parece muito com uma goma de
mascar e, aparentemente, consiste em cadeias muito longas e entrelaçadas.
O enxofre é usado na vulcanização
da borracha, na fabricação de pólvora e em fogos de artifício.
Em medicina, é empregado em
pomadas ou sabonetes, no combate de certas moléstias da pele.
É usado na síntese do ácido
sulfúrico.
2.8. Ácido Sulfúrico (H2SO4)
É um líquido incolor, viscoso,
forte agente oxidante, desidratante, densidade igual a 1,84 g/cm3.
Seu ponto de ebulição é cerca de 330 °C, sendo um ácido fixo (difícil de
vaporizar). É um dos reagentes industriais mais importantes.
É obtido industrialmente de duas
etapas:
I. Obtenção do dióxido de enxofre (SO2)
a) a partir da combustão do
enxofre
S+O2
SO2
b) a partir da ustulação da
pirita (FeS2)
4FeS2 +
11O2
2Fe2O3+8SO2
II. Processo de Contato
Oxidação catalítica do SO2
a SO3, pelo pentóxido de divanádio (V2O5)
ou pela platina (Pt) finamente dividida.
2SO2+O2
2SO3
O SO3 é dissolvido em
H2SO4, produzindo o ácido pirossulfúrico, chamado
antigamente de oleum ou ácido sulfúrico fumegante (H2S2O7).
SO3(g) +
H2SO4(l)
H2S2O7(l)
A adição de água ao ácido
pirossulfúrico produz um ácido sulfúrico de alta concentração.
H2S2O7(l)
+ H2O(I)
2H2SO4(I)
Este processo de contato é o mais
moderno utilizado para a obtenção de ácido sulfúrico. Antigamente, usava-se
o processo das “camadas de chumbo”.
A dissolução do ácido sulfúrico
em água deve ser feita com extremo cuidado, pois libera grande quantidade de
calor.
Devemos sempre adicionar o ácido
à água lentamente e sob agitação.
Nunca adicionar água no ácido,
porque o calor liberado vaporiza rapidamente a água à medida que ela vai
sendo adicionada, o que pode provocar queimaduras graves.
O ácido sulfúrico é muito
corrosivo e carboniza a matéria orgânica.
É utilizado como eletrólito de
bateria de autos, na fabricação de outros ácidos, na produção de
fertilizantes e na fabricação de explosivos.
2.9. Alumínio (Al)
É o metal mais abundante da
litosfera, ocorre nos aluminossilicatos, argilas, micas e feldspatos.
É obtido industrialmente pelo processo Hall, que consiste na eletrólise
ígnea da alumina (Al2O3) proveniente da bauxita.
O mineral de alumínio é bauxita, que é óxido de
alumínio e hidrato impuro Al2O3· nH2O.
Inicialmente a bauxita é purificada, pelo processo
de Bayer, formando a alumina (Al2O3).
A alumina é dissolvida em criolita (Na3AlF6) fundida e
eletrolisada a cerca de 1.000°C.
O alumínio é um metal
extremamente versátil. Ele pode ser prensado, curvado, enrolado, moldado,
estruturado, dando origem às mais variadas formas.
Sua baixa densidade torna-o útil na construção de
aeronaves e está sendo cada vez mais utilizado nas indústrias
automobilísticas para obter veículos mais leves. É utilizado na fabricação
de utensílios domésticos, como panelas, bacias, formas etc., e também na
produção de fios para eletricidade.
2.10. Ferro (Fe)
hematita (Fe2O3),
magnetita (Fe3O4) e pirita (FeS2).
O ferro é obtido industrialmente pela redução da
hematita num alto-forno, através da siderurgia do ferro.
O alto-forno funciona continuamente e é carregado na
parte superior, periodicamente, com minério de ferro, calcário (CaCO3)
e coque (carbono). O ferro fundido e a escória, um material semifundido
constituído princi-palmente de silicatos, são drenados por aberturas de
separação, que se encontram na parte inferior do forno.
O ar quente injetado na parte inferior do alto-forno
queima o carbono existente, formando monóxido de carbono (CO), o principal
agente redutor no forno.
2C(s) +
O2(g)
2CO(g)
Se o minério for Fe2O3,
ele é reduzido pelo CO a Fe3O4 na parte superior do
forno (300 °C).
CO(g)+3Fe2O3(s)
2Fe3O4(s)+CO2(g)
O Fe3O4 vai
aos poucos descendo para a parte inferior do forno onde é reduzido a FeO
(600 °C).
CO(g) +
Fe3O4(s)
3FeO(s) + CO2(g)
Na parte mais baixa do forno, FeO
é reduzido a ferro (Fe) (de 800 a 1600 °C).
CO(g) +
FeO(s)
Fe(l)+CO2(g)
O calcário introduzido no forno
sofre uma decomposição térmica.
CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)
Após ser produzido, CaO(s)
reage com as impurezas de sílica e silicato, formando uma escória de
silicato que é muito menos densa que o ferro, de modo que flutua e pode sair
separadamente.
Parte da escória é utilizada para
construção de estradas, blocos, pedras artificiais, fabricação de adubos
etc.
O produto do alto-forno é o
ferro-gusa, que contém até 5% de Si, P, Mn e S. Estas impurezas são
geralmente oxidadas e removidas do ferro.
A purificação parcial fornece o
ferro fundido, que ainda contém quantidades consideráveis de carbono.
O aço é o ferro que contém 0,1 a 1,5% de carbono.
Ferro doce, ferro praticamente puro, contém menos de
0,1% de C.
Aços inoxidáveis são ligas resistentes à corrosão e que apresentam
geralmente crômio e/ou níquel. Outros metais, incluindo vanádio, titânio e
manganês, podem ser também usados em aços.
2.11. Cobre (Cu)
Ocorre na natureza tanto no
estado nativo (Cu), como na forma de minérios, Cu2S (calcocita),
Cu2O (cuprita), CuFeS2 (calcopirita) etc.
A obtenção do cobre pode ser feita a partir de
sulfetos, aos quais se faz a ustulação do minério concentrado por flotação.
2CuFeS2
+ 5O2
2Cu + 2FeO + 4SO2
O cobre assim obtido apresenta
uma pureza de 97 a 99%.
Para se obter o cobre com aproximadamente 99,99%, faz-se uma purificação por
eletrólise (cobre eletrolítico).
O cobre eletrolítico é usado em fios de
eletricidade.
3. LIGAS METÁLICAS
Para produção de objetos,
ornamentos, utensílios domésticos muitas vezes é necessário separar os
componentes de um mistura para obtenção das substâncias puras, mas outras
vezes é necessário fazermos misturas de substâncias para obtermos alguns
materiais. Quando nessas misturas um dos componentes é um metal forma-se um
liga metálica.
As ligas metálicas apresentam
características diferentes dos metais puros e por isso podem ser utilizadas
com maior vantagem em relação ao metal puro. São materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais elementos
químicos sendo que pelo menos um deles é metal. Apesar da grande variedade
de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas
com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre
outras coisas, a reduzir os custos de produção.
As indústrias
automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de construção civil são as
principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala. São também
representativos os setores de eletrônica e comunicações, cujo consumo de
metal, apesar de quantitativamente inferior, tem importância capital para a
economia contemporânea.
Ligas metálicas
são materiais de propriedade semelhantes às dos metais e que contêm pelo
menos um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de metais e
outras formadas de metais e semimetais (boro, silício, arsênio, antimônio) e
de metais e não-metais (carbono, fósforo).
É interessante
constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as
originam. Algumas propriedades são tais como:
• Aumento da dureza;
• Condutividade elétrica;
• Condutividade térmica;
• Aumento ou diminuição da temperatura de fusão;
• Brilho;
• Aumento da resistência mecânica.
Ligas metálicas
mais comuns no cotidiano:
•
Aço —
constituído por Fe e C.
•
Aço inoxidável
— constituído por Fe, C, Cr e Ni.
•
Ouro de Jóias —
constituído por Au, Ag e/ou Cobre.
•
Amálgama dental
(utilizada em obturação) — constituída por Hg, Ag e Sn.
•
Bronze —
constituído por Cu e Sn.
•
Latão
(utilizado em armas e torneiras) — constituído por Cu e Zn.
Classificações
As
Ligas podem ser classificadas de diversas maneiras:
•
Pelo metal
predominante, como as ligas de cobre, as ligas de alumínio, as ligas do
bismuto, as ligas de chumbo e assim por diante.
•
Pelo cheiro: se
possui odor azedo, possui enxofre em sua composição.
•
Pelo número de
elementos componentes, como as ligas binárias, formadas de dois elementos,
as ternárias, de três elementos e assim por diante...
Processos
As ligas
metálicas podem ser obtidas por diversos processos:
Processos da fusão
Fundem-se quantidades adequadas dos componentes da liga, a fim de que estes
se misturem perfeitamente no estado líquido. A fusão é feita em cadinhos de
ferro, de aço ou de grafite, em fornos de revérbero ou em fornos elétricos.
A massa fundida, homogênea, é resfriada lentamente em formas apropriadas.
São tomadas precauções especiais para evitar a separação dos componentes da
liga durante o resfriamento, para evitar a oxidação dos metais fundidos,
para minimizar as perdas dos componentes voláteis, etc. Esse processo também
pode ser efetuado na superfície de um corpo. Assim, mergulhando-se folhas de
ferro em estanho fundido, forma-se na sua superfície uma liga de ferro e
estanho. Obtém-se, assim, a folha-de-flandres,também chamada lata.
Compressão
O processo de compressão consiste em submeterem-se misturas em
proporções adequadas dos componentes a altíssimas pressões. Esse processo é
de importância na preparação de ligas de alto ponto de fusão e àquelas cujos
componentes são imiscíveis no estado líquido.
Processo Eletrolítico
O
processo eletrolítico consiste na eletrólise de uma mistura apropriada de
sais, com o fim de se efetuar deposição simultânea de dois ou mais metais
sobre cátodos Processo de Metalurgia Associada O processo de metalurgia
associada consiste na obtenção de uma liga constituída de dois ou mais
metais, submetendo-se ao mesmo processo metalúrgico uma mistura de seus
minérios.
Processos de revestimento
-Cromagem/niquelagem
Processo de revestimento de superfícies metálicas
por eletrodeposição de cromo ou níquel.
-Galvanização
Processo de revestimento a quente de superfícies
de aço por imersão em zinco fundido.
-Anodização
É um processo eletroquímico de oxidação forçada e
controlada aplicada somente ao alumínio e suas ligas específicas. A
“película” anódica formada apresenta dureza de 7 a 8 Mhos. É porosa, anidra
e transparente, chama-se Perfis óxido de Alumínio ou Alumina (Al2O3).
Foi descoberta em laboratório, por H. Buff e C.Pollack em 1857, a tendência
do Alumínio em, recobrir-se de uma película óxido) baseada na transformação
superficial do próprio alumínio. Baseado nesta descoberta, inúmeras
pesquisas foram feitas, somente em 1911 o francês Francais Saint Martin
desenvolveu os princípios básicos para oxidação eletrolítica em meio
sulfúrico.
-Flandres
Processo de revestimento de superfícies metálicas
por estanho.
Oxidação
A maioria dos metais tende a se oxidar quanto
expostos ao ar, especialmente em ambientes úmidos. Entre os vários
procedimentos empregados para evitar ou retardar a oxidação, os mais comuns
são a aplicação de pinturas protetoras, a formação de ligas com outros
elementos que reduzam ou eliminem tal propensão e a conexão a pólos
elétricos que impeçam a ocorrência do fenômeno. É interessante o caso do
alumínio, que, em presença do oxigênio, forma uma delgada película de óxido
que detém a oxidação.
Alguns tipos de Ligas Metálicas
Aço
O aço é a liga de
ferro e carbono onde a porcentagem deste último varia de 0,008% a 2,11%. Nos
aços utilizados pela indústria geralmente essa porcentagem fica entre 0,1 a
1,0%. Em certos aços especiais, o carbono pode chegar a 1,5%. São também
constituintes normais do aço o silício (0,2%) e o manganês (1,5%). O enxofre
e o fósforo são impurezas indesejáveis, e seus teores não devem ser maiores
do 0,05%. Quando se adicionam outras substâncias, para aperfeiçoamento das
qualidades do aço, obtêm-se ligas denominadas aços especiais. Os principais
aços especiais contêm um ou mais dos seguintes metais: níquel, vanádio,
tungstênio, molibdênio, titânio, cobalto ou manganês.
* Mais Ligas de
Ferro: o Ferro-Fósforo. o Ferro-Silício. o Ferro-Manganês. o Ferro-Cromo. o
Ferro-Molibdênio. o Ferro-Silício-Manganês. o Ferro-Silício-Magnésio. o
Ferro-Titânio. o Ferro-Tungstênio. o Ferro-Vanádio. o Ferro-Níquel.
Latão
O latão é
uma liga de cobre e zinco, tem cor amarelada e é utilizado na fabricação de
objetos de uso doméstico, como tachos e bacias, de instrumentos musicais de
sopro e de jóias fantasia.
Bronze
O bronze é uma liga de cobre e estanho. Em bronzes especiais podem entrar
pequenas quantidades de zinco, alumínio ou prata. Utilizado, por exemplo, na
fabricação de sinos, de armas, de moedas, de estátuas, etc. Originalmente o
termo bronze era empregado para ligas de cobre e estanho, este último como
principal elemento. Na atualidade, bronze é nome genérico para ligas de
cobre cujos principais elementos não são níquel nem zinco. Uma das
principais propriedades é a elevada resistência ao desgaste por fricção, o
que faz do bronze um material amplamente usado em mancais de deslizamento.
Bronzes podem ser agrupados em famílias de acordo com o processo de produção
e a composição. Alguns exemplos estão abaixo:
* Trabalhados: o
Bronzes de fósforo (Cu, Sn, P) o Bronzes de chumbo e fósforo (Cu, Sn, Pb,
P). o Bronzes de alumínio (Cu, Al). o Bronzes de silício (Cu, Si).
* Fundidos: o
Bronzes de estanho (Cu, Sn). o Bronzes de estanho e chumbo (Cu, Sn, Pb). o
Bronzes de estanho e níquel (Cu, Sn, Ni). o Bronzes de alumínio (Cu, Al). A
tabela abaixo dá características básicas de alguns tipos de bronze.
* Outras ligas de
cobre: o Cobre Fosforoso, Cobre Silício, Cobre Manganês, Cobre Crômio. o
Cuproníquel. o Zamac. o Alpaca.
Resumindo temos...
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