PROFESSOR

PAULO CESAR

PORTAL DE ESTUDOS EM QUÍMICA
 

DICAS PARA O SUCESSO NO VESTIBULAR: AULA ASSISTIDA É AULA ESTUDADA - MANTER O EQUILÍBRIO EMOCIONAL E O CONDICIONAMENTO FÍSICO - FIXAR O APRENDIZADO TEÓRICO ATRAVÉS DA RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS.

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Química Descritiva

ÍNDICE

bulletINTRODUÇÃO
bullet1. CONSTITUIÇÃO DA TERRA
bullet1.1. ATMOSFERA
bullet1.2. HIDROSFERA
bullet1.3. LITOSFERA
bullet2. SUBSTÂNCIAS SIMPLES E COMPOSTOS IMPORTANTES
bullet2.1. HALOGÊNIOS
bulletI. FLÚOR
bulletII. CLORO
bulletIII. BROMO
bulletIV. IODO
bullet2.2. HIDROGÊNIO
bullet2.3. OXIGÊNIO
bullet2.4. NITROGÊNIO
bullet2.5. AMÔNIA
bullet2.6. ÁCIDO NÍTRICO
bullet2.7. ENXOFRE
bullet2.8. ÁCIDO SULFÚRICO
bullet2.9. ALUMÍNIO
bullet2.10. FERRO
bullet2.11. COBRE
bullet3. LIGAS METÁLICAS

 

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...
 

Liga metálica Componentes Característica Uso
Latão Cobre e Zinco resistente à corrosão navios, tubos
Bronze  Cobre e Estanho resistente à corrosão moedas, sinos
Aço Ferro e carbono resistente à corrosão navios, utensílios domésticos
Aço inoxidável Aço e Cromo resistente à corrosão talheres, utensílios domésticos
Aço-Níquel Aço e Níquel resistência mecânica canhões, material de blindagem
Aço-Tungstênio Aço e Tungstênio alta dureza brocas, pontas de caneta
Alnico  Aço, alumínio, níquel e cobalto propriedades magnéticas fabricação de imãs
Amálgama Mercúrio, prata e estanho   restauração de dentes
Ouro 18 quilates Ouro e cobre alta ductibilidade e maleabilidade jóias
Prata de lei Prata e cobre aumento da dureza utensílios domésticos, 
ornamentos
Elétron Liga de magnésio Mg, alumínio, manganês, zinco resistência mecânica e térmica peças muito leves
 

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Este site foi atualizado em 04/07/09