Capítulo 23 Metais e metalurgia Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ocorrência e distribuição dos metais Minerais Minério: depósito que contém metal suficiente para ser extraído economicamente. A maioria dos metais é encontrada em minerais. Os nomes dos minerais normalmente são baseados na localização de sua descoberta A outros minerais são dados os nomes de suas cores: malaquita vem do grego malache (o nome da árvore com folhas muito verdes). Os minérios mais importantes são óxidos, sulfetos e carbonatos. Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ocorrência e distribuição dos metais Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

PbCO3(s)  PbO(s) + CO2(g) Pirometalurgia Pirometalurgia: uso de altas temperaturas para a obtenção do metal livre. Diversas etapas são empregadas: Calcinação é o aquecimento do minério para provocar a decomposição e a eliminação de um produto volátil: PbCO3(s)  PbO(s) + CO2(g) Ustulação é o aquecimento que provoca reações químicas entre o minério e a atmosfera da fornalha: Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Pirometalurgia 2ZnS(s) + 3O2(g)  2ZnO(s) + 2SO2(g) 2MoS2(s) + 7O2(g)  2MoO3(s) + 4SO2(g) Fusão de minérios é um processo de derretimento que faz com que os materiais se separem em duas ou mais camadas. A escória consiste principalmente em silicatos derretidos junto com aluminatos, fosfatos, fluoretos e outros materiais inorgânicos. O refino é o processo durante o qual um metal bruto, impuro é convertido em um metal puro. Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Pirometalurgia do Ferro Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Pirometalurgia: Formação do AÇO Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Hidrometalurgia Hidrometlurgia Hidrometalurgia é a extração de metais de minérios com a utilização de água. Lixívia é a dissolução seletiva do mineral desejado. Os agentes típicos da lixívia são ácidos diluídos, bases, sais e, algumas vezes, água. O ouro pode ser extraído de minério de baixo grau através de cianização: Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Hidrometalurgia Hidrometalurgia O NaCN é borrifado sobre o minério triturado e o ouro é oxidado: 4Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + 2H2O(l)  4Au(CN)2-(aq) + 4OH-(aq) O ouro é então obtido através de redução: 2Au(CN)2-(aq) + Zn(s)  Zn(CN)42-(aq) + 2Au(s) Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Eletrometalurgia Eletrometalurgia é o processo de obtenção de metais através de eletrólise. Dois materiais de partida diferentes: sal derretido ou solução aquosa. Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Eletrometalurgia do Sódio Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Eletrometalurgia do Alúmínio Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Eletrometalurgia do Alumínio Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Eletrorrefinamento do Cobre Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Propriedades físicas dos metais Ligação metálica Propriedades físicas dos metais Importantes propriedades físicas dos metais puros: maleáveis, dúcteis, bons condutores e frios ao tato. A maioria dos metais é sólido com empacotamento denso dos seus átomos. No Cu, cada átomo está rodeado por 12 vizinhos. Não existem elétrons suficientes para que os átomos metálicos estejam ligados covalentemente entre si. Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Modelo de mar de elétrons para a ligação metálica Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ligação metálica Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Modelo do orbital molecular para os metais Ligação metálica Modelo do orbital molecular para os metais Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ligas As ligas têm mais de um elemento com características de metais. Os metais puros e as ligas têm propriedades físicas diferentes. Na indústria joalheira, usa-se uma liga de ouro e cobre (a liga é mais resistente do que o ouro macio). As soluções de ligas são misturas homogêneas. Ligas heterogêneas: os componentes não estão dispersos uniformemente (por exemplo, aço de perlita tem duas fases: Fe quase puro e cementita, Fe3C). Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ligas Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Ligas

Metais de transição Propriedades físicas As tendências atômicas tendem a ser regulares para os metais de transição. Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Metais de transição Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Configurações eletrônicas e estados de oxidação Metais de transição Configurações eletrônicas e estados de oxidação Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Metais de transição Magnetismo O magnetismo fornece informações importantes sobre a ligação. Existem três tipos de comportamento magnético (mostrados aqui em ordem): Diamagnético (nenhum átomo ou íon com momentos magnéticos). Paramagnético (momentos magnéticos não alinhados fora de um campo magnético). Ferromagnético (centros magnéticos acoplados alinhados em um sentido comum). Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Metais de transição Magnetismo O spin do elétron gera um campo magnético com um momento magnético. Quando dois spins são contrários, os campos magnéticos se cancelam (diamagnético). As substâncias diamagnéticas são fracamente repelidas por campos magnéticos externos. Quando os spins estão desemparelhados, os campos magnéticos não se cancelam (paramagnético). Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Metais de transição Magnetismo Geralmente, os elétrons desemparelhados em um sólido não são influenciados por elétrons desemparelhados adjacentes. Isto é, os momentos magnéticos são aleatoriamente orientados. Quando materiais paramagnéticos são colocados em um campo magnético, os elétrons ficam alinhados. Ferromagnetismo é um caso especial de paramagnetismo onde os momentos magnéticos estão permanentemente alinhados (por exemplo, Fe, Co e Ni) Os óxidos ferromagnéticos são usados em gravação de fita magnética (por exemplo, CrO2 e Fe3O4). Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

A química de alguns metais de transição Cromo Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

A química de alguns metais de transição Ferro Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

A química de alguns metais de transição Cobre Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

Referências Bibliográficas Química a ciência central 9ª edição – Brown, LeMay, Bursten Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR