#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
2 Propriedades e ligas As principais propriedades dos metais encontram-se listadas a seguir. Propriedades dos metais Condutibilidade elétrica Estado de agregação Pontos de fusão e de ebulição Dureza Tenacidade Resistência a tração Maleabilidade Ductibilidade Solubilidade Características São excelentes condutores de corrente elétrica, tanto na fase sólida como na fase líquida. Apresentam-se na fase sólida em condições ambientes, com exceção do mercúrio, que é líquido. Em geral possuem altos pontos de fusão e de ebulição, com exceção do mercúrio, dos metais alcalinos, do gálio, do índio, do estanho e do bismuto. Apresentam baixa dureza, ou seja, são sólidos moles, facilmente riscados por outros materiais, com algumas exceções, como o irídio, o ósmio, o tungstênio e o crômio. Possuem alta tenacidade, suportando pressões elevadas sem sofrer rupturas. São muito resistentes a tração, sendo bastante utilizados em cabos de elevadores e como reforço de construções para torná-las mais resistentes. São facilmente transformados em lâminas. São facilmente transformados em fios quando aquecidos a altas temperaturas. São insolúveis em óleo e água. Alguns metais, como o ouro, dissolvem-se em mercúrio, formando soluções sólidas denominadas amálgamas. Raramente um metal puro apresenta todas as qualidades necessárias para determinada aplicação. Por exemplo: o ferro puro reage facilmente com o oxigênio e é quebradiço, o magnésio é inflamável e muito reativo, o ouro e a prata são muito moles, o crômio e o irídio são excessivamente duros. Porém, misturando-se dois ou mais metais ou um metal com uma substância simples não metálica, é possível obter um material com propriedades que cada substância não tinha individualmente e que serão úteis para determinada aplicação. Media Minds/Alamy/Other Images Liga metálica é uma mistura de substâncias cujo componente principal é um metal. Para obter uma liga metálica, é necessário submeter as substâncias que formarão a liga a uma temperatura elevada até a fusão completa para, em seguida, deixar a mistura esfriar e solidificar totalmente. Observe a seguir alguns exemplos de ligas metálicas importantes. • Aço: ≃ 98,5% de ferro, de 0,5% a 1,7% de carbono e traços de silício, enxofre e fósforo. Empregado na fabricação das mais diversas ligas destinadas a diferentes aplicações. • Bronze comum: 90% de cobre e 10% de estanho. Usado na fabricação de engrenagens, artesanato e objetos de decoração. • Latão amarelo: 67% de cobre e 33% de zinco. Usado na confecção de tubos, torneiras, decorações. A fusão de metais ocorre na preparação de liga metálica, como na confecção de joias. O ouro de 18 quilates, uma liga de 75% de ouro, 13% de prata e 12% de cobre, é usado em joalheria, próteses e circuitos eletrônicos de alto desempenho. Metais e oxirredução 275
RETOMANDO A NOTÍCIA O artigo da página 273 fala da corrosão de rochas e pavimentos provocada pela chuva ácida na costa leste dos Estados Unidos. Você sabe o que é corrosão? A tendência que os metais apresentam de perder elétrons e formar cátions está diretamente relacionada ao fenômeno da corrosão. A corrosão é um processo resultante da ação do meio sobre determinado material, causando sua deterioração. Quando falamos em corrosão, pensamos imediatamente nos metais, principalmente no ferro, mas na verdade esse fenômeno também ocorre com outros materiais, como o concreto. O cimento portland utilizado na fabricação do concreto comum (junto com água e areia) é uma mistura de óxidos, como óxido de cálcio, CaO(s), óxido de alumínio, A, 2 O 3 (s), óxido de ferro III, Fe 2 O 3 (s), óxido de magnésio, MgO(s), entre outros. Como se tratam de óxidos obtidos de rochas minerais, o processo de corrosão é o mesmo. Esses óxidos podem reagir diretamente com os poluentes liberados na queima de combustíveis fósseis ou com a chuva ácida formando sais de baixa tenacidade, que vão aos poucos se dispersando pelo ambiente. Exemplos: CaO(s) 1 SO 3 (g) *( CaSO 4 (s) 1 A, 2 O 3 (s) 1 3 H 2 SO 4 (aq) *( 1 A, 2 (SO 4 ) 3 (aq) 1 3 H 2 O(,) No caso do ferro, a corrosão ocorre pela reação do metal com o oxigênio do ar na presença da umidade atmosférica e pode ser acelerada pela presença de um eletrólito (solução que conduz corrente elétrica). Quem mora no litoral ou tem casa na praia sabe que a durabilidade de material metálico geralmente é bem menor nessas condições. Nesse aspecto a corrosão pode ser considerada como um processo inverso ao de obtenção dos metais a partir de seus minérios. O produto final da corrosão do ferro, a ferrugem, é uma mistura de óxido de ferro II, FeO, e óxido de ferro III, Fe 2 O 3 , em associação, o que pode ser representado pela fórmula Fe 3 O 4 (um composto de coloração preta) e óxido de ferro III hidratado, Fe 2 O 3 ? H 2 O (que dá ao material a coloração alaranjada ou castanhoavermelhada característica). A camada de ferrugem formada na superfície do metal vai se soltando e expondo continuamente o ferro metálico às condições ambientes, de modo que a corrosão prossegue até a total deterioração da peça (caso não seja tomada nenhuma medida para interromper o processo). Os produtos da corrosão do ferro e do aço possuem um volume específico maior do que o próprio aço. O aumento do volume dos produtos da corrosão causa tensões que acabam provocando a fissura do concreto, promovendo a entrada de mais ácidos corrosivos, o que pode levar ao colapso da estrutura. O alumínio, por sua vez, reage muito mais facilmente com o oxigênio do que o ferro. Um pedaço de alumínio recémcortado rapidamente adquire uma camada de óxido de alumínio, A, 2 O 3 . Entretanto, essa camada de A, 2 O 3 adere fortemente à superfície do alumínio, protegendo a peça e impedindo que a corrosão prossiga. A resistência dos objetos de aço inoxidável à corrosão devese à adição de pelo menos 4% de crômio ao aço. O crômio presente no aço combinase com o oxigênio da atmosfera para formar uma película transparente de óxido de crômio III que permanece aderida na peça, protegendo (até certo ponto) o ferro metálico da corrosão. Durante o processo de corrosão do ferro também são formados, além dos óxidos, os hidróxidos de ferro II e de ferro III, Fe(OH) 2 e Fe(OH) 3 , que pertencem ao grupo das substâncias básicas. Inu/Shutterstock 276 Capítulo 11
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RETOMANDO A NOTÍCIA<br />
O artigo da página 273 fala da corrosão de rochas e pavimentos provocada pela<br />
chuva ácida na costa leste dos Estados Unidos. Você sabe o que é corrosão?<br />
A tendência que os metais apresentam de perder<br />
elétrons e formar cátions está diretamente relacionada<br />
ao fenômeno da corrosão.<br />
A corrosão é um processo resultante da ação do<br />
meio sobre determinado material, causando sua<br />
deterioração. Quando falamos em corrosão, pensamos<br />
imediatamente nos metais, principalmente no<br />
ferro, mas na verdade esse fenômeno também ocorre<br />
com outros materiais, como o concreto.<br />
O cimento portland utilizado na fabricação do<br />
concreto comum (junto com água e areia) é uma<br />
mistura de óxidos, como óxido de cálcio, CaO(s), óxido<br />
de alumínio, A, 2<br />
O 3<br />
(s), óxido de ferro III, Fe 2<br />
O 3<br />
(s),<br />
óxido de magnésio, MgO(s), entre outros. Como se<br />
tratam de óxidos obtidos de rochas minerais, o processo<br />
de corrosão é o mesmo.<br />
Esses óxidos podem reagir diretamente com os<br />
poluentes liberados na queima de combustíveis fósseis<br />
ou com a chuva ácida formando sais de baixa<br />
tenacidade, que vão aos poucos se dispersando pelo<br />
ambiente. Exemplos:<br />
CaO(s) 1 SO 3<br />
(g) *( CaSO 4<br />
(s)<br />
1 A, 2<br />
O 3<br />
(s) 1 3 H 2<br />
SO 4<br />
(aq) *( 1 A, 2<br />
(SO 4<br />
) 3<br />
(aq) 1 3 H 2<br />
O(,)<br />
No caso do ferro, a corrosão ocorre pela reação<br />
do metal com o oxigênio do ar na presença da umidade<br />
atmosférica e pode ser acelerada pela presença de<br />
um eletrólito (solução que conduz corrente elétrica).<br />
Quem mora no litoral ou tem casa na praia sabe que<br />
a durabilidade de material metálico geralmente é bem<br />
menor nessas condições.<br />
Nesse aspecto a corrosão pode ser considerada<br />
como um processo inverso ao de obtenção dos metais<br />
a partir de seus minérios.<br />
O produto final da corrosão do ferro, a ferrugem,<br />
é uma mistura de óxido de ferro II, FeO, e óxido de<br />
ferro III, Fe 2<br />
O 3<br />
, em associação, o que pode ser representado<br />
pela fórmula Fe 3<br />
O 4<br />
(um composto de coloração<br />
preta) e óxido de ferro III hidratado, Fe 2<br />
O 3<br />
? H 2<br />
O<br />
(que dá ao material a coloração alaranjada ou castanhoavermelhada<br />
característica).<br />
A camada de ferrugem formada na superfície do<br />
metal vai se soltando e expondo continuamente o<br />
ferro metálico às condições ambientes, de modo que<br />
a corrosão prossegue até a total deterioração da peça<br />
(caso não seja tomada nenhuma medida para interromper<br />
o processo).<br />
Os produtos da corrosão do ferro e do aço possuem<br />
um volume específico maior do que o próprio<br />
aço. O aumento do volume dos produtos da corrosão<br />
causa tensões que acabam provocando a fissura do<br />
concreto, promovendo a entrada de mais ácidos corrosivos,<br />
o que pode levar ao colapso da estrutura.<br />
O alumínio, por sua vez, reage muito mais facilmente<br />
com o oxigênio do que o ferro. Um pedaço de<br />
alumínio recémcortado rapidamente adquire uma<br />
camada de óxido de alumínio, A, 2<br />
O 3<br />
. Entretanto, essa<br />
camada de A, 2<br />
O 3<br />
adere fortemente à superfície do<br />
alumínio, protegendo a peça e impedindo que a corrosão<br />
prossiga.<br />
A resistência dos objetos de aço inoxidável à<br />
corrosão devese à adição de pelo menos 4% de<br />
crômio ao aço.<br />
O crômio presente no aço combinase com o oxigênio<br />
da atmosfera para formar uma película transparente<br />
de óxido de crômio III que permanece aderida<br />
na peça, protegendo (até certo ponto) o ferro<br />
metálico da corrosão.<br />
Durante o processo de corrosão do ferro também<br />
são formados, além dos óxidos, os hidróxidos de<br />
ferro II e de ferro III, Fe(OH) 2<br />
e Fe(OH) 3<br />
, que<br />
pertencem ao grupo das substâncias básicas.<br />
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