Metais - Continuação. - Site do Getúlio Teruo Tateoki

Materiais Elétricos
Metais
(Continuação)
Prof. Msc. Teruo Tateoki
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Condutores - Continuação
Chumbo (Pb)
-O Chumbo (símbolo Pb) é um metal representativo de
número atômico igual a 82 e massa atômica ponderada
207,2 u.
Galena, de onde o chumbo é retirado. Foto: BrankoG / Shutterstock.com
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Chumbo (Pb)
-Por causa das suas características atômicas,
inclui-se no grupo dos metais pesados: é
bastante nocivo à boa parte dos organismos
(dentre eles o humano).
Nas condições ambiente é sólido, maleável e de
cor branco azulada se cortado recentemente;
caso contrário, quando exposto ao ar, adquire
coloração acinzentada.
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Chumbo (Pb)
-Não é encontrado puro na natureza, mas na forma de
compostos minerais, geralmente, sulfurados (como o
sulfeto de chumbo).
-Seu potencial de oxidação em relação ao hidrogenio é
de + 0,126 V, sendo assim, é relativamente resistente à
corrosão – ainda mais porque o óxido formado que
recobre o metal serve de proteção e apassiva o
processo de corrosão.
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Chumbo (Pb)
-É um metal considerado semicondutor, já que possui
resistência relativamente elevada e dificulta passagem
de corrente elétrica. Em contrapartida, o óxido de
chumbo é muito utilizado na fabricação de baterias de
automóveis.
-A maioria de todo o Chumbo impuro do planeta se
apresenta na forma de galena (sulfeto de chumbo - PbS)
– minério mais comum. Sendo encontrado junto a
outros metais, como: Cobre, Zinco, Prata e Tório além
de Urânio.
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Chumbo (Pb)
-Outros minerais que contêm quantidades significativas de
Chumbo são a cerusita (carbonato de chumbo – PbCO3) e a
anglesita (sulfato de chumbo – PbSO4, que são mais raros.
-As maiores reservas de Chumbo encontram-se nos Estados
Unidos, Austrália, Canadá, Perú e México – que são também
os maiores produtores.
-No Brasil, a produção se iniciou na Bahia - maior produtor
do país – com a extração da galena (com concentração de
prata por volta de 2,5Kg por tonelada do minério).
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Chumbo (Pb)
-O Chumbo é extremamente tóxico ao organismo se exposto
em doses elevadas. Por isso, a quantidade de Chumbo nos
alimentos que consumimos não pode extrapolar certos
limites: como as aves, que não podem possuir mais que 1mg
de Chumbo a cada quilograma de carne.
Para o ser humano, o Chumbo pode causar os seguintes
malefícios:
Anemia;
Aumento da pressão sanguínea;
Danos aos rins;
Abortos;
Deformações ao feto a partir da placenta da mãe;
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Chumbo (Pb)
Principais Aplicações:
-Blindagem de cabos isolados em papel, acumuladores
chumbo acido, elos fusíveis, material de solda, barreiras
protetoras contra raios X, etc...
Principais Características:
• É um metal de aspecto cinza prateado;
• É venenoso (seus vapores provocam uma doença
chamada Saturnismo);
• Mole, dúctil e maleável, pobre condutor de eletricidade;
• Não resiste a vinagre (matéria orgânica em
decomposição);
• Tem oxidação superficial e rápida.
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Chumbo (Pb)
Curiosidades:
-Do latim plumbum. Conhecido desde tempos remotos. Os
alquimistas acreditavam que o chumbo era o metal mais
antigo e associaram ao planeta saturno. Pode ser
encontrado muito raramente em forma livre.
-O principal mineral é a galena (sulfeto de chumbo, PbS).
-Existem muitos outros como como a anglesita (Sulfato de
chumbo. Assim chamada porque é extraída das minas da
Anglesey, Inglaterra) e cerusita (carbonato de chumbo).
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Estanho (Sn)
-O Estanho, metal conhecido desde os primórdios das
civilizações, é um elemento químico (antes, um
semimetal) da família 4A, mesma do Carbono.
Cassiterita
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Estanho (Sn)
-É sólido, muito resistente à corrosão, inerte ao oxigênio em
condições ambiente e apresenta coloração branco-metálica
com brilho característico. Seu símbolo químico é Sn.
-Como todos os metais, é maleável; porém, pouco dúctil (é
difícil ser disposto em forma de tubos maciços. Sua massa
atômica ponderada vale 118,7u, e número atômico igual a 50
(elétrons e prótons).
-Possui estados de oxidação +2 e +4 como os mais comuns, é
bom condutor de eletricidade e de calor – um fato
interessante deste metal é que a uma temperatura de 3,72K (269,43°C) se transforma num supercondutor.
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Estanho (Sn)
-O Estanho é bastante resistente a meios corrosivos
naturais (como o ar ambiente ou a água do mar), mas
pode ser atacado quando exposto a ácidos fortes, sais
não-metálicos (sais ácidos) e bases fortes.
-É o melhor dos metais para ser fundido, pois sua
temperatura de fusão é relativamente baixa em
comparação aos outros: 232°C. E, a aparência
esbranquiçada brilhante só é obtida quando o Estanho
está a uma temperatura maior que 13°C.
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Estanho (Sn)
-Estanho é produzido por 35 países ao redor do
mundo em mais de 200.000 toneladas por ano,
mas é relativamente escasso: sua concentração
na crosta terrestre é de 2 ppm.
-Os maiores produtores são a Malásia,
Indonésia e Tailândia (os dois últimos
correspondem a mais de um terço da produção
mundial). Entretanto, a China, Nigéria república
do Congo e Bolívia (maior produtor da América
do Sul) também se destacam.
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Estanho (Sn)
-O Estanho obtido é, em quase sua totalidade,
originária do minério cassiterita (SnO2) através
da redução por Carbono, segundo a equação:
SnO2 + 2C -> 2CO + Sn
Para que o monóxido de carbono produzido
seja eliminado pode-se oxidá-lo a dióxido de
Carbono (menos nocivo ao meio ambiente e
aos seres humanos).
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Estanho (Sn)
Principais Aplicações:
-Muito utilizado como revestimento na
proteção de componentes metálicos contra
a oxidação.
-É componente de várias importantes ligas:
soldas (largamente usadas em eletrônica),
fusíveis, bronzes, etc.
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Estanho (Sn)
Principais Características:
• Tem aparência de prata, é mole, dúctil, maleável,
pouco tenaz;
• Não se oxida a temperatura ambiente;
• A água não interfere em suas características e
• Ácidos diluídos o atacam lentamente (em outros
materiais este efeito é processado de forma rápida.
Ex. de ácido diluído chuva ácida)
Obs.: A presença do estanho no planeta se tornou
escassa em virtude da exploração acelerada do material
tornando-o raro.
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Estanho (Sn)
Curiosidades:
-Do latim stannum. Conhecido desde
tempos remotos. O principal minério é a
cassiterita (óxido de estanho, SnO2)
-Encontrado
também
na
estanita
(sulfoestanato de cobre e ferro, Cu2FeSnS4)
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Prata (Ag)
-É muito conhecido por ser utilizado em confecções de
joias e utensílios sofisticados, é metal de transição
externa de alto potencial redutivo, ou seja, é muito
difícil de oxidar (por isso a sua grande utilização em
procedimentos que não podem sofrer com a
“ferrugem”).
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Prata (Ag)
-É sólido, apresenta coloração esbranquiçada e
brilhante nas condições ambiente, e pela denominação
latina de Argentum possui símbolo químico Ag.
-É altamente dúctil (facilmente toma a forma de tubos)
e maleável (pode ser disposto em finíssimas folhas
metálicas). Sua massa atômica ponderada vale
aproximadamente 107,87 u, com número atômico igual
a 47 (elétrons e prótons).
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Prata (Ag)
-A prata é encontrada na natureza em formações
rochosas quase sempre impura, sendo que
praticamente toda sua impureza é derivada do próprio
cobre e do chumbo, porém essa fração não chega a 5%
da sua massa total.
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Prata (Ag)
-Para a retirada desses elementos dos
compostos de prata, utilizam-se soluções ácidas
de enxofre, nitrogênio (como o ácido nítrico) e
ciano (ácido cianídrico); pois a prata, apesar da
sua baixa preferência por reações oxirredutivas,
é solúvel nessas substâncias.
A partir daí, com os sais de prata decantados,
basta uma eletrólise ígnea ou fundição do sal
para que seja obtida a prata praticamente pura.
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Prata (Ag)
-As reservas mundiais de prata são estimadas em
560.000 toneladas, e destas, cerca de 2% pertencem ao
Brasil, sendo assim, o 36º maior produtor de prata.
-O país extrai cerca de 6 toneladas por ano, enquanto
que o resto do mundo produz cerca de 2.500 toneladas
durante o mesmo período de tempo.
-Calcula-se que, todo o minério de prata deva durar
cerca de 28 anos no planeta se o ritmo de consumo não
diminuir; para o Brasil, a estimativa é de que o metal se
esgote em quase 2 mil anos.
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Prata (Ag)
-Entretanto, esses dados são incertos, uma vez
que tanto as reservas do mineral quanto o
consumo dele estão sempre variando, e as
estimativas estão a cada momento sofrendo
mudanças.
-As maiores aplicações da prata no cotidiano
estão ligadas a fotossensibilidade, uma vez que
compostos de prata, ao serem expostos à
radiação solar, sofrem dissociação liberando os
íons Ag (1+ ou 2+).
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Prata (Ag)
-Exemplos muito comuns são as lentes dos óculos
monocromáticos que escurecem na presença da luz do
sol, ou os papéis fotográficos (sob forma de Brometo de
Prata). Além disso, há o emprego da prata em adornos
(jóias: anéis, gargantilhas, pulseiras), talheres,
ferramentas cirúrgicas (como alguns bisturis) e dobrões
(ou moedas).
Papel fotográfico
contendo AgBr
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Prata (Ag)
Principais aplicações em Materiais Elétricos
-É o material mais utilizados empeças de contato (em
estado puro – na forma de pastilhas, para baixas
correntes; misturado a Níquel e Cobalto, Paládio, Bromo
e Tungstênio - também na forma de pastilhas, para
correntes de maior intensidade).
Obs.: Justifica-se o uso da prata em contatos elétricos
devido ao comportamento de eliminação automática,
por decomposição. Na prata pura ocorre liberação do
oxigênio a temperaturas entre 200 e 300°C.
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Prata (Ag)
Principais aplicações em Materiais Elétricos
Nota:
-Na limpeza de contatos de prata nunca usa materiais
abrasivos (lixas, limas, escovas, etc...). Em processos de
prateação (alguns micrômetros), protege peças
metálicas sujeitas a corrosão).
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Prata (Ag)
Principais características em Materiais Elétricos
• Prata pura é brilhante, lustrosa;
• A ductibilidade e a maleabilidade são inferiores
apenas às do ouro e do paládio;
• É o material de melhor condutividade elétrica e
térmica e
• Possui baixo ponto de fusão.
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Prata (Ag)
Curiosidades:
-Do latim plata (lamina de metal). Em outras épocas,
denominada argento (do latim argentu) de onde é
derivado o símbolo Ag, da tabela periódica.
-É velha conhecida da espécie humana. Estudos indicaram
que o homem começou a separar a prata por volta de
3.000AC.
-Encontrada na forma nativa e em minerais como argentia
(sulfeto de prata) e silvanita (telureto de ouro e prata) e
junto a alguns minérios de cobre, chumbo, zinco, ouro,
níquel.
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Ouro (Au)
-O Ouro (Au), muito conhecido por ser símbolo de
riqueza, é um elemento químico metálico nobre, ou
seja, dificilmente sofre oxidação.
-Seu número e massa atômicos valem respectivamente
79 e 197 u. E, quando em estado oxidado (através de
uma mistura de ácidos ou na presença de halogênios)
apresenta Nox +3 ou +1.
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Ouro (Au)
-Em estado natural e nas condições ambiente, o Ouro é
sólido e apresenta coloração amarela metálica com
muito brilho.
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Ouro (Au)
-É um ótimo condutor de eletricidade e calor, porém
por inviabilidade econômica é praticamente inutilizado
para esses fins.
É o metal mais dúctil e maleável conhecido: cerca de 1
grama de ouro pode ser laminado em até 1 metro
quadrado. Por isso utilizam-se outros metais, como a
prata e o cobre, para que sua tenacidade aumente e
aliga seja mais resistente que o ouro puro.
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Ouro (Au)
-Por ser um metal nobre, o Ouro é pouco reativo e seus
principais compostos são:
• óxidos não espontâneos, como o Au2O3, o tricloreto
de ouro (AuCl3) e o ácido cloroáurico (HAuCl4);
• além disso, é atacado por uma mistura de ácido
nítrico e clorídrico (na proporção 1:3) e se dilui em
mercúrio.
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Ouro (Au) - Ocorrência
-O Ouro está presente em toda a parte da natureza,
porém em concentrações ínfimas.
-Como exemplo, estão as águas do mar que contêm
cerca de 1 Kg de ouro a cada 8,3 bilhões de litros, ou
ainda, na crosta terrestre onde a concentração é de
cerca de 1 Kg do metal a cada 200 000 toneladas de
massa sólida (litosfera).
-As grandes minas possuem concentração de 1 Kg a
cada 334 toneladas.
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Ouro (Au) - Ocorrência
-Por ser tão raro, o Ouro possui um alto valor comercial
e esse valor está em constante mudança já que, assim
como as moedas estrangeiras, possui preço cotado
diariamente.
-Há 18 radioisótopos conhecidos do Ouro (Au 197),
sendo o Ouro 195 o mais estável, com meia vida de 186
dias.
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Ouro (Au) - Reservas
-As reservas mundiais de ouro são de cerca de 90 500
toneladas por ano, donde o Brasil detém cerca de 1,9 %
(ou 1720 toneladas por ano, 10ª maior reserva).
-A produção ao redor do globo vale cerca de 2 500
toneladas por ano, e o Brasil contribui com cerca de
1,6% (ou 40 toneladas por ano, 14º maior produtor).
-De acordo com as perspectivas de produção e consumo
atuais, todo o Ouro existente na Terra deve durar até
2042, ou seja, pelos próximos 32 anos.
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Ouro (Au) - Aplicações
-O ouro é amplamente utilizado na confecção de joias
(anéis, relógios, colares), medalhas, circuitos
eletrônicos, moedas e até é submetido à modificação
química para ser comestível (como visto em alguns
doces e guloseimas refinadas).
-Além do símbolo de ostentação, o Ouro (a forma de
isótopo Au 198) é utilizado no tratamento de canceres,
nos processos de fotografia (como ácido cloroáurico) ou
como revestimento de satélites por ser ótimo refletor
de radiação infravermelha.
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Ouro (Au) - Aplicações
-Para a determinação da pureza de uma liga de ouro,
basta dividir sua classificação em quilates por 24 e
multiplicar por 100, ou seja, um anel de 10 g de liga
com 12 quilates possui 50% de sua massa constituída
por Ouro (5 g).
Descoberta
O ouro é conhecido desde a Antiguidade: há evidências
na Bíblia Sagrada e em hieroglifos escritos no Egito por
volta do ano 2 600 a.C., portanto não existe nenhum
responsável unânime pela sua descoberta.
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Ouro (Au)
Principais Aplicações em Materiais Elétricos
-Muito utilizado como peça de contato para correntes
muito baixas (caso em que qualquer oxidação poderia
acarretar interrupção da corrente elétrica) comuns nos
circuitos eletrônicos e telecomunicações.
-Quase sempre empregado em estado puro, sendo
pouco encontrado em formas de ligas.
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Ouro (Au)
Curiosidades
-Do latim aurum. Conhecido desde tempos remotos.
Ocorre de forma livre e como teluretos, geralmente em
veios e depósitos aluviais (depósitos nas margens ou foz
de rios, resultado da erosão).
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Platina (Pt)
-A Platina, muito conhecida por ser utilizado em
confecções de implantes dentários, é um metal de
transição de alto potencial redutivo (metal nobre), ou
seja, é muito difícil de oxidar.
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Platina (Pt)
-É sólido, apresenta coloração branca acinzentada e opaca
nas condições ambiente, e pela denominação espanhola
de platina (diminutivo depreciativo da prata, por causa
das características semelhantes) possui símbolo químico
Pt.
-É pouco dúctil (dificilmente toma a forma de tubos), mas
maleável (pode ser disposto em folhas metálicas).
-Sua massa atômica ponderada vale aproximadamente
195 u e seu número atômico é igual a 78 (elétrons e
prótons).
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Platina (Pt)
-Os estados de oxidação mais comuns são o Pt+2 e Pt+4, e
suas características elétricas o classificam como um bom
condutor de eletricidade e intermediário condutor de
calor.
-A Platina é muito difícil de ser atacada por ácidos: a água
régia (mistura de proporção 1:3 de HNO3 e HCl) é um dos
poucos compostos ácidos que conseguem oxidá-la.
-É muito estável (até mesmo mais que o Ouro – metal
considerado mais nobre), porém reage com metais
alcalinos, Chumbo, Antimônio e, a altas temperaturas,
com Cloro e Enxofre.
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Platina (Pt) - Ocorrência e Abundância
A Platina pode ser encontrada principalmente no
Canadá, na África do Sul (maior produtor mundial –
cerca de 80% da Platina produzida no mundo é
desse país) e na Rússia.
-No Canadá, a maior parte da Platina está misturada
a minérios ricos em sulfetos de Cobre-Níquel
associados a rochas vulcânicas.
-A Platina e o Paládio estão presentes nestes
minérios em proporções iguais, juntamente com
vestígios de Prata e Ouro.
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Platina (Pt) - Ocorrência e Abundância
-A Platina derivada da África do Sul ocorre em
proporções da ordem de 4 a 10 ppm, ou seja, de
4 a 10 gramas por tonelada de minérios.
-Observando a distribuição mundial (cerca de
0,01 gramas por tonelada), as formações
rochosas da África do Sul correspondem a uma
média de 400 a 1000 vezes maior que a global
(em termos de concentração desse metal na
superfície terrestre).
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Platina (Pt) - Aplicações
-Implantes dentários (muitas vezes ligada ao Paládio);
-Implantes ortopédicos (como implantes de perna e DIU);
Catalisador de automóveis (para diminuir a concentração de
NOx - óxidos de nitrogênio - emitidos pelos escapamentos);
-Fabricação de armamentos e projéteis;
-Catalisador em reações de hidrogenação, pois adsorve o
hidrogênio gasoso e diminui o tempo de reação.
-Fabricação de joias.
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Platina (Pt)
Aplicações em Materiais Elétricos
-Muito utilizada na fabricação de termo e
termômetros resistivos, até 1.000°C (este último
é utilizado para pequenas variações de
temperatura, caso em que os termopares não
consegue medir).
-É também utilizada em peças de contatos e fios
para aquecimento.
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Platina (Pt)
Curiosidades
-Do espanhol platina (pequena plata). O metal era usado pelos
índios, ou em épocas anteriores a Cristóvão Colombo.
-Ocorre de forma nativa, acompanhado de pequenas
quantidades de metais da mesma família (irídio, ósmio,
paládio, rutênio e ródio).
-Também, em pequenas proporções, em minerais de níquel e
cobre.
-Também no mineral esperrilita ( arsenieto de platina PtAs2) e
em forma de sulfeto (PtS)
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Mercúrio (Hg)
-É um metal de cor prateada que possui a característica
ímpar de ser o único elemento do grupo metálico a
apresentar-se em condições naturais de temperatura e
pressão sob forma líquida.
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Mercúrio (Hg)
-Foi um dos primeiros elementos químicos a ser
estudado desde tempos os mais remotos, inclusive
pelos adeptos da alquimia, encontrando-se até no
interior de tumbas egípcias.
-Assim, era conhecido pelos povos antigos como
"ágyros khytós" (em grego, prata derretida), termo
este que descreve com perfeição a aparência do
metal, semelhante em aspecto e cor com o metal
nobre prata
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Mercúrio (Hg)
-Seu peso específico é de 13,6 g/cm³, com um
ponto de fusão localizado em aproximadamente
-38,87 graus Celsius, possuindo um peso atômico
de 54,93.
-Seu número atômico é 80, valendo ao mercúrio
um lugar entre os denominados “metais de
transição”, entre os elementos do grupo 12 ou
família 2B na tabela periódica dos elementos
químicos.
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Mercúrio (Hg)
-Seu principal minério é o sulfeto de mercúrio (HgS) que
pode ser decomposto em seus respectivos elementos.
-Na indústria, as utilizações mais comuns do metal estão
na fabricação de termômetros, barômetros, amálgama
dentário, e em vários outros equipamentos científicos.
-Já o mercúrio-cromo e o mercurobutol são empregados
como antisséptico em ferimentos.
-Dissolve facilmente o ouro, prata, chumbo e metais
alcalinos formando ligas relativamente consistentes
denominadas amálgamas.
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Mercúrio (Hg)
-Devido exatamente a esta propriedade de dissolver
ouro e prata, o mercúrio é amplamente utilizado na
atividade de mineradores e garimpeiros, que
utilizam o metal para separar o ouro de outros
elementos que acompanham-no quando este é
extraído do leito dos rios.
-E consequentemente, quando o curso de um rio é
poluído por mercúrio, parte deste se volatiliza na
atmosfera e torna a cair em seu estado original
junto com a água da chuva.
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Mercúrio (Hg)
-A outra parte do metal é absorvida direta ou
indiretamente pelas plantas e animais aquáticos,
que fazem o metal circular em meio àquele
ecossistema.
Os micróbios presentes na área, bem como
aqueles presentes no organismo dos seres vivos
irão deste modo transformar este mercúrio
metálico em mercúrio orgânico, altamente
tóxico.
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Mercúrio (Hg)
-A outra parte do metal é absorvida direta ou
indiretamente pelas plantas e animais aquáticos,
que fazem o metal circular em meio àquele
ecossistema.
Os micróbios presentes na área, bem como
aqueles presentes no organismo dos seres vivos
irão deste modo transformar este mercúrio
metálico em mercúrio orgânico, altamente
tóxico.
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Zinco (Zn)
-É denominado zinco o elemento químico de
número atômico 30, de massa atômica 65 uma. e
símbolo Zn.
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Zinco (Zn)
-Seu nome tem origem na palavra alemã "Zink", e
sua mais antiga utilização é encontrada na obra do
alquimista Paracelso, no século XV.
-O elemento era produzido na Índia no século XIII,
em forma metálica, extraído da calamina e materiais
orgânicos. Na Europa, sua "descoberta" ocorre em
1746 por obra do químico alemão Andreas
Sigismund Marggraf, que o isolou através da fusão
da calamina com carvão vegetal.
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Zinco (Zn)
-O zinco é um elemento essencial ao organismo humano
em pequenas quantidades. Presente em diversos
alimentos, estes podem conter teores de zinco variando
de cerca de 2 partes de zinco por milhão (2 ppm) partes
de alimentos (por exemplo, folhas vegetais) a 29 ppm
(carnes, peixes, aves).
-O elemento se faz presente ainda na água potável. Assim,
através da ingestão de água ou outras bebidas, pode-se
absorver altos níveis de zinco, caso o líquido esteja
armazenado em recipientes de metal ou de fluxo através
de revestidos com zinco, a fim de resistir à ferrugem.
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Zinco (Zn)
-Há vários usos para o elemento na indústria moderna,
entre eles, pode-se citar:
• uso como desodorante e conservante de madeiras
(Cloreto de zinco);
• componente de uma variedade de ligas: latão, bronze
para molas, com níquel e prata para tipografia, ligas
para soldas, etc.;
• ligado ao cobre e alumínio em peças fundidas sob
pressão, as quais são amplamente usadas nas
indústrias automobilística, de equipamentos elétricos e
outras;
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Zinco (Zn)
• litopônio, mistura de sulfato de bário e sulfeto de
zinco, é um importante pigmento branco.
• loções contendo calamina são usadas no
tratamento de erupções de pele.
• sulfeto de zinco, empregado em painéis
luminosos, telas de cinescópios e lâmpadas
fluorescentes.
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Zinco (Zn)
• óxido de zinco é usado como pigmento não
tóxico para tintas e em algumas borrachas e
plásticos, como estabilizador.
• Também em cremes e pomadas devido às
propriedades adstringentes, sabões, baterias,
etc.;
• telhas metálicas para construção civil.
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Zinco (Zn)
Principais Aplicações em Materiais Elétricos
-É utilizado em formas de ligas junto com cobre e o
alumínio, com condutividade ϒZn = 16 a 17m/Ωmm2 (Estas
ligas são de fácil soldagem comparada ao cobre).
-O uso do zinco como condutor, atualmente está restrito a
elementos galvânicos e a certos fios e contatos onde é
requerida a baixa oxidação e temperatura de trabalho
compatível.
-É utilizado na zincagem a fogo ou imersão e pulverização
zincagem eletrolítica (galvanopastia).
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Zinco (Zn)
Curiosidades
-Do alemão Zink, origem desconhecida. Muito antes
do zinco ser reconhecido como elemento distinto,
seus minérios eram usados para produzir latão.
-Uma liga contendo zinco foi achada em ruínas préhistóricas na Transilvânia.
-Zinco metálico foi produzido na Índia, no século 13,
pela redução de calamina com materiais orgânicos.
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Zinco (Zn)
Curiosidades
-Na Europa, foi redescoberto em 1746 por
Marggraf, que o isolou através da redução de
calamina com carvão vegetal.
-Os principais minerais são a blenda (sulfeto de
zinco, ZnS), a esmitsonita (carbonato de zinco,
ZnCO3), a franlinita (espinélio de zinco e ferro), a
calamina (silicato básico de zinco e a zincita
(óxido de zinco, ZnO)
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Cádmio (Cd)
-O cádmio é um metal de transição, na classificação
periódica está localizado no grupo IIB, é branco
prateado maleável e dúctil, apresenta resistência
química e mecânica.
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Cádmio (Cd)
-Foi descoberto no ano de 1817 pelo químico
alemão Stromeyer, quando do aquecimento da
calamita (carbonato de zinco ZnCO3).
-Ao aquecer o minério em seu estado impuro ele
observou uma coloração diferente durante o
experimento, suspeitando se tratar de outro metal
desconhecido.
-O nome do elemento é proveniente do latim
“cadmia” que significa calamita, em virtude do
metal estar presente neste minério.
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Cádmio (Cd)
-O cádmio possui:
• Número atômico (Z): 48
• Massa Atômica: 112,41u
• Ponto de fusão: 321 °C
• Ponto de Ebulição: 765°C
É um metal reativo, logo que exposto ao
observa-se o aparecimento, de manchas
provavelmente, óxido de cádmio.
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Cádmio (Cd)
-O metal reage com ácidos diluídos liberando
hidrogênio, porém não reage com hidróxidos
diluídos em temperatura ambiente.
-É resistente a ação de produtos químicos e pó
queima em contato com o ar.
-Quando fundido o metal apresenta uma coloração
azulada. Apresenta propriedades semelhantes a do
zinco; todos os compostos de cádmio são
extremamente venenosos e tóxicos.
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Cádmio (Cd)
-Não é encontrado na sua forma elementar na natureza,
mas é comumente encontrado na forma de greennokite
CdS.
-O cádmio é obtido industrialmente como subproduto
da purificação eletrolítica do Cu, Pb e Zn ou por
redução do CdS com Ca metálico segundo a reação:
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Cádmio (Cd) - Usos
• Agente de luminescência colorida em tubos de
imagem de televisores;
• Fabricação de ligas níquel/cádmio para baterias
recarregáveis esse é o maior direcionamento do
material produzido;
• Ligas com baixo ponto de fusão para soldagem,
ligas metálicas para fabricação de mancais em
virtude de sua resistência mecânica;
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Cádmio (Cd) - Usos
• Ligas de cádmio com telúrio são utilizadas na
fabricação de células fotovoltaicas, em virtude do
baixo custo e da eficiência na captação de luz
solar;
• É utilizado como pigmento corante nas formas:
seleneto de cádmio: vermelho de cádmio
sulfeto de cádmio: amarelo de cádmio
compostos de fósforo: azuis e verdes em tubos de
imagem.
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Cádmio (Cd)
Aplicações em Materiais Elétricos
-É utilizado no recobrimento de peças contra oxidação, em
casos especiais, pois é muito mais caro que o zinco.
-Até pouco tempo atrás o uso desse material estava
restrito ao uso em baterias de níquel cádmio (NiCad),
entretanto por ser um metal venenoso sua fabricação foi
proibida em todo mundo.
-Bastante empregado em eletrodeposição e em vários
tipos de soldas.
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Cádmio (Cd)
Características Principais em Materiais Elétricos
• É um metal azul acinzentado, macio;
• Pode ser facilmente cortado com uma faca;
• Em muitos aspectos, é similar ao zinco;
• É considerado um subproduto do zinco, pois,
é encontrado no mesmo minério;
• É mais mole que o Zinco, porém, possui
praticamente as mesmas propriedades e
• Possui temperatura de fusão a 231°C.
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Cádmio (Cd) -Curiosidades
-Do latim cadmia(antigo nome de carbonato de zinco).
-Descoberto em 1817 por Stromeyer a partir de impurezas no
carbonato de zinco.
-Em geral o cádmio ocorre, em pequenas quantidades,
associado a minerais de outros metais como os de zinco.
-O único mineral específico é o raro sulfeto de cádmio
(greenockite, em inglês), que contém 78% de cádmio.
-A quase totalidade de cádmio é obtida como subproduto do
processamento de minérios de zinco, cobre e chumbo.
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Níquel (Ni)
-É um metal branco prateado, dotado de qualidades
significativas à utilização industrial, como por exemplo,
a ductibilidade (propriedade física de um material de
suportar deformação plástica sob a ação de uma de
terminada carga, sem o risco de fratura ou
rompimento), ou então a maleabilidade (capacidade de
ser moldado por deformação).
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Níquel (Ni)
-É um material de grande resistência mecânica à corrosão
e à oxidação, possuindo ainda um sistema de oxidação
isométrico (ou seja, uma forma disposta que apresenta
distância igual entre seus mais diversos pontos).
-Seu peso específico é de 8,5 g/cm³, com um ponto de
fusão localizado em aproximadamente 1453 graus Celsius,
possuindo um peso atômico de 58,68.
-Seu número atômico é 28, valendo ao níquel um lugar
entre os denominados “metais de transição” na tabela
periódica dos elementos químicos.
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Níquel (Ni)
-O nome do metal deriva da palavra alemã "kupfernickel",
em uma referência à nicolita (mineral raro, encontrado em
veios hidrotermais, de fórmula química "NiAs") pelos
mineiros alemães à época de sua identificação no século
XVII.
-Já em 800 a.C. encontramos o elemento presente em
objetos manufaturados, como armas e moedas. Sua
importância na economia industrial, porém, foi
insignificante até 1820 quando Michael Faraday, em
colaboração com seu associado Stodard obtiveram
sucesso em elaborar a liga sintética de ferro-níquel,
indispensável ao progresso da moderna economia
industrial.
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Níquel (Ni)
-A produção industrial de níquel metálico refinado
ocorre pela primeira vez na Alemanha, em 1838.
-O níquel é bastante usado sob sua forma pura, para a
produção de protetores de peças metálicas, devido à
sua já mencionada alta resistência à oxidação
(ferrugem).
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Níquel (Ni)
-É aplicado principalmente em ligas ferrosas e não-ferrosas
para consumo no setor industrial, em material bélico, em
moedas, na área de transporte, nas aeronaves, na área de
construção civil, aços inoxidáveis, ou ainda na produção do
ímã artificial conhecido como Alnico (sigla referente aos
componentes do mesmo: Alumínio, Níquel e Cobre).
-O sulfato de níquel presta-se à chamada galvanoplastia,
banhos de sais de níquel nos quais obtêm-se a niquelagem,
processo que permite um acabamento refinado e protetor
de diversas peças de metal.
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Níquel (Ni)
-A maioria do níquel extraído é utilizado na siderurgia
(cerca de 70%), enquanto que o restante é empregado
na composição de ligas não-ferrosas e na galvanoplastia.
Esta utilização é regulada por uma categorização em
"classes".
-Assim, são classe I os derivados de alta pureza (com
mínimo de 99% de pureza), destinados ao uso na
siderurgia. Na classe II, o produto possui entre 20% e
96% de níquel, e é empregado na fabricação de aço
inoxidável e ligas de aço.
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Níquel (Ni)
Principais aplicações em Materiais Elétricos
-É muito utilizado em aplicações sobre o ferro, pois tem
coeficientes de dilatação e temperatura de fusão
semelhantes.
-Devido a seu elevado coeficiente de temperatura é muito
utilizado como termômetro resistivo.
-Nas lâmpadas incandescentes fios de níquel cromo são
utilizados como alimentadores do filamento de tungstênio.
-É amplamente usado para a produção de aços inoxidáveis e
de outras ligas resistentes à corrosão.
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Níquel (Ni)
Principais características
• Tem aparência de prata e pode ser finamente polido;
• Baixa oxidação até 500°C;
• Francamente magnético até 356°C;
• Resistente a sais, gases e matérias orgânicas;
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Níquel (Ni)
Principais características
•
Sensível ao enxofre;
•
Quando deformado a frio permite a fabricação de fios de
até 0,03mm de diâmetro (a quente 1100°C);
•
Possui capacidade de emitir elétrons, propriedade que é
potencializada com adição de 3,5% de cobre;
•
Tem elevada estabilidade mecânica, térmica e química.
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Níquel (Ni)
Curiosidades
-Os minerais contendo níquel eram usados para colorir vidros
e, em alemão, chamados de kupfernickel (falso cobre).
-Descoberto por Cronstedt em 1751 (esperava obter cobre da
hoje chamada nicolita, mas obteve um metal claro, que
batizou de níquel).
-Alguns minerais são: nicolita (arsenieto de níquel), pentlandita
(sulfeto de ferro e níquel, (Ni,Fe)9S8, pirrotita (sulfito de ferro,
que pode ter níquel como impureza).
-É encontrado na maioria dos meteoritos e frequentemente a
sua presença serve para distinguir o meteorito de um mineral.
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Cromo (Cr)
-É um metal de transição branco, cristalino com
baixa maleabilidade e ductibilidade, possui número
atômico 24 e massa atômica relativa 51, 996 u
está localizado no grupo VI-B da tabela, seu nome
deriva da palavra “Chroma” e traduzida do grego é
cor.
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Cromo (Cr)
-É resistente ao ataque de ácidos como HCl e H2SO4 á
temperatura ambiente, daí vem a importância do metal para
a galvanoplastia, que reveste desde maçanetas de portas,
até estruturas metálicas pelo processo de eletrodeposição,
além de ser usado na fabricação de ligas metálicas contendo
ferro e níquel que são altamente resistentes a corrosão.
-Os sais desse elemento formam soluções extremamente
coloridas, os íons Cr+2, Cr+3 apresentam coloração verde e
violeta, de acordo como meio reacional.
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Cromo (Cr)
Materiais Elétricos
Condutores - Continuação
-Enquanto o dicromato é laranja e cromato é amarelo por
apresentarem Nox+6. O cromo é um metal que tem uma
forte tendência a sofrer oxi-redução podendo formar
inúmeros compostos ora comportando-se como ácido ora
como base.
-O cromo é metal pesado que tem efeito acumulativo, e
causa diversos males a saúde do ser humano e de animais
quando sua presença no meio ambiente ultrapassa os
limites predeterminados.
-Tem ampla utilização em processos químicos
principalmente em eletroquímica e sínteses orgânicas.
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Cromo (Cr)
Principais Aplicações em Materiais Elétricos
-É aplicado como revestimento anti-oxidante e na
fabricação de fios resistivos, em estado puro ou na
forma de ligas.
Principais características:
• Tem aparência de aço, é reluzente e pode
finalmente ser polido;
•
Tem pouca ductibilidade e não é usado como metal
estrutural;
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Cromo (Cr)
Principais características:
• Oxida-se apenas a temperatura acima de
500°C;
• É extremamente duro;
• Possui altíssima estabilidade térmica e
• Sua temperatura de fusão chega a 1920ºC.
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Cromo (Cr)
Curiosidades
-O principal mineral é a cromita ( cromato de ferro,
FeCr2O4).
-A África do Sul é o maior produtor desse minério,
com cerca de 75% do total mundial. Outro mineral
(pouco comum) é a crocoíta (cromato de chumbo,
PbCrO4)
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Tungstênio (W)
-O Tungstênio, conhecido por ser utilizado na fabricação
do filamento de lâmpadas incandescentes, é um metal
de transição externa muito resistente à corrosão.
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Tungstênio (W)
-É sólido, apresenta coloração branco-acizentado e
brilhante nas condições ambiente e, é o elemento com
o maior ponto de fusão e de ebulição da tabela
periódica: respectivamente, 3422°C e 5657°C. Seu
símbolo químico é W.
-Quando exposto ao ar sofre oxidação, entretanto, por
causa do óxido formado (que protege o restante do
metal) é considerado muito resistente à corrosão. Assim
como, só é atacado ligeiramente por ácidos minerais
diluídos.
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Tungstênio (W)
-Age biologicamente como o Molibdênio: na formação de
enzimas que promovem a transferência de elétrons
(enzimas oxirredutases).
-Cerca de 75% das reservas mundiais encontram-se na China
(o maior produtor), mas também são grandes produtores a
Rússia, Áustria e Portugal.
-O Tungstênio é tão raro quanto o Molibdênio e, a depender
da região de exploração, os dois metais podem estar juntos
num mesmo minério (como a powellita, Ca(MoW)O4).
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Tungstênio (W)
-Observando-se as reservas ao redor do globo
(7.000.000 de toneladas), se as explorações
continuarem no mesmo ritmo as reservas durarão
pouco mais de 100 anos
Aplicações
• Ligas metálicas resistentes a altas temperaturas e
corrosão;
• Peças aeroespaciais;
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Tungstênio (W)
Aplicações
• Armamentos e munição;
• Brocas de perfuração;
• Filamentos
de
tungstênio
incandescentes.
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para
lâmpadas
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Tungstênio (W)
Aplicações
• Eletrodos para processo de soldagem a arco;
• Catalisadores;
• Lubrificantes para condição operacional de até 500°C
(sob forma de WS2).
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Tungstênio (W)
Principais Características
• No estado puro, tem uma coloração cinza aço;
• É apenas levemente atacado pela maioria dos
ácidos minerais e
• Possui alto ponto de fusão – 3400°C
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Tungstênio (W)
Curiosidades
-Do sueco tung e sten (pedra pesada).
-No século 17, mineiros na Saxônia (uma região da
Alemanha) observaram que um certo tipo de pedra
prejudicava a redução da cassiterita ( um mineral do
estanho). Deram a essa pedra um apelido em Alemão
(wolfert ou wolfrahm).
-Por isso o metal é também chamado de Wolfrânio e o
símbolo é W.
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Fim