Capítulo 23 Metais e metalurgia

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

2 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 EPR

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

4 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 EPR

5 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 EPR

6 Pirometalurgia do Ferro
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7 Pirometalurgia: Formação do AÇO
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8 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 EPR

9 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 EPR

10 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 EPR

11 Eletrometalurgia do Sódio
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12 Eletrometalurgia do Alúmínio
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13 Eletrometalurgia do Alumínio
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14 Eletrorrefinamento do Cobre
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15 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 EPR

16 Modelo de mar de elétrons para a ligação metálica
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17 Ligação metálica Fernando Brandão 17001/ André Turrioni EPR

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

19 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 EPR

20 Ligas Fernando Brandão 17001/ André Turrioni EPR

21 Ligas

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

23 Metais de transição Fernando Brandão 17001/ André Turrioni EPR

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

25 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 EPR

26 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 EPR

27 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 EPR

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

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

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

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