Metais de Transição Externa (parte 5)

Aula: 16
Temática: Metais de Transição Externa (parte 5)
Esta aula finaliza os nossos estudos relacionados aos metais de
transição externa, e falaremos sobre o grupo do níquel, cobre e Zinco. Boa
aula!
Grupo do Níquel (Níquel, Paládio e Platina)
O Níquel possui uma coloração branca prateada, conduz eletricidade e calor, é
dúctil e maleável, porém não pode ser laminado, polido ou forjado facilmente,
apresentando certo caráter ferromagnético.
Possui uma resistência à corrosão, e só pode ser utilizado como revestimento
por eletrodeposição. O metal e algumas de suas ligas metálicas, como o metal
Monel, são utilizados para manejar o flúor e alguns fluoretos, porque reage com
dificuldade com estas substâncias.
Usos:
•
As ligas níquel-cobre (monel) são muito resistentes à corrosão, e utilizase em motores marítimos e indústria química.
•
Cadinhos de laboratórios químicos.
•
Catalisador da hidrogenação de óleos vegetais.
O paládio em temperatura ambiente é encontrado no estado sólido e aplica-se
na indústria elétrica, na fabricação de contatos em sistemas eletromecânicos,
na indústria química, farmacêutica e na petrolífera.
A platina, quando pura, é dúctil, possui coloração branca acinzentada, brilho,
preciosidade e,maleabilidade. Possui resistência à corrosão e não se dissolve
na maioria dos ácidos, porém é atacado pelo ácido clorídrico (HCl), e, em
algumas condições, pode reagir com cianetos, halogênios, enxofre, chumbo,
silício e outros elementos, assim como com alguns óxidos básicos fundidos.
QUÍMICA INORGÂNICA
Aplicações:
•
Implantes ortopédicos em medicina.
•
Fabricação de instrumentos cirúrgicos, odontológicos e eletrotécnicos
(contatos elétricos).
•
É utilizado como material anódico, ou seja, eletrodos não reativos em
processos eletrolíticos.
•
Utilizado em reações químicas, principalmente de hidrogenação, como
catalisador.
Na forma nativa é encontrada como grãos arredondados ou achatados
denominados pepitas de platina. Na forma combinada é encontrada
principalmente no mineral sperrilita. Encontrada principalmente em areias de
rios e em jazidas. A platina pode ser obtida por intermédio de três processos:
•
por amalgamação;
•
por fusão;
•
por via úmida;
Grupo do Cobre (Cobre, Prata e Ouro)
O cobre possui uma coloração avermelhada, e apresenta alta condutibilidade
elétrica e térmica, superada apenas pela da prata. Pode ser encontrado em
diversos minerais e também na natureza, na forma metálica, em alguns
lugares. Quando exposto ao ar, a coloração vermelho-salmão inicial torna-se
vermelho-violeta devido à formação do óxido cuproso (Cu2O) para enegrecerse posteriormente devido à formação do óxido cúprico (CuO). Exposto
longamente ao ar úmido, forma uma capa aderente e impermeável de
carbonato básico de coloração verde, característica de seus sais, que é
venenosa. Os halogênios atacam com facilidade o cobre, especialmente em
presença de umidade; em ambiente seco, o cloro e o bromo não produzem
efeito e o flúor só o ataca a temperaturas superiores a 500ºC.
QUÍMICA INORGÂNICA
Entre as suas propriedades mecânicas, destacam-se sua excepcional
capacidade de deformação e ductibilidade. Em geral, suas propriedades
melhoram em baixas temperaturas, o que permite utilizá-lo em aplicações
criogênicas.
A aplicação por excelência do cobre é como material condutor (fios e cabos),
destinação de aproximadamente 45% do consumo anual de cobre. Outros usos
são:
•
tubos de condensadores e encanamentos;
•
Eletroímãs;
•
motores elétricos;
•
interruptores e relés, tubos de vácuo e magnetrons de fornos
microondas.
A produção do cobre começa com a extração do mineral. Esta pode ser
realizada a céu aberto (a exploração mais comum), em galerias subterrâneas
ou in situ; sendo este último procedimento, minoritário, consiste em filtrar ácido
sulfúrico na mina de cobre bombeando, posteriormente, para a superfície as
soluções ácidas ricas em cobre. O mineral extraído por métodos mecânicos,
óxidos e sulfetos, é feito por meio da trituração, no qual irá obter-se um pó que
contém usualmente menos de 1% de cobre. Este deverá ser enriquecido ou
concentrado obtendo-se uma pasta com aproximadamente 15% de cobre que,
posteriormente, será secado. A partir deste ponto, podem-se utilizar outros
métodos.
O mineral é transladado a um tanque de lixiviado no qual se filtra ácido
sulfúrico diluído e obtém-se uma solução fraca de sulfato de cobre, do qual se
obtém o cobre catodo por eletrólise. Com o mineral enriquecido se prepara um
misto, adicionado os fundentes necessários de base sílica para sulfetos e
sulfetos para óxidos, que, fundido, produz o cobre blister. Este é refinado por
meio de procedimentos térmicos pelo quel se obtém anodos de cobre que, por
sua vez, refinam-se por eletrólise em que se utiliza junto a lâminas-mãe de
cobre como catodo em meio ácido. Do lodo (subproduto da eletrólise), retira-se
o ouro, a prata e a platina.
QUÍMICA INORGÂNICA
As atividades de mineração podem provocar a contaminação de rios e águas
subterrâneas com cobre e outros metais, tanto durante ou depois da
exploração. A coloração turquesa que a água e as rochas podem adquirir,
deve-se à presença de precipitados de cobre.
O ciclo do cobre (chama-se assim, porque é um conjunto de reações que
começam no cobre para formar cobre outra vez) é um processo de reciclagem
do cobre.
Equações Químicas:
•
Reação A (Reação de Oxidação - Redução)
Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2 NO2 (g)
•
Reação B (Reação de Substituição)
Cu(NO3)2 (aq) + 2 NaOH (aq) →Cu(OH)2 (s) + 2 NaNO3 (aq)
Reação C (Reação de Decomposição)
•
Cu(OH)2 (s) →CuO (s) + H2O (l)
•
(por aquecimento)
Reação D (Reação de Substituição)
CuO (s) + H2SO4 (aq) →CuSO4 (aq) + H2O (l)
•
Reação E (Reação de Oxidação-Redução)
CuSO4 (aq) + Zn (s) →Cu (s) + Zn SO4 (s)
A prata não possui toxicidade, porém a maior parte dos seus sais é venenosa
devido à presença de ânions. Estes compostos são absorvidos pelo corpo e
permanecem no sangue até se depositarem nas membranas mucosas, que
formará uma película acinzentada. Existem, contudo, outros compostos de
prata, como o nitrato, que tem um efeito anti-séptico. Usam-se soluções de
nitrato de prata no tratamento de irritações de membranas mucosas da boca e
garganta. Algumas proteínas contendo prata são poderosos agentes antiirritantes das membranas dos olhos, ouvido, nariz e garganta.
QUÍMICA INORGÂNICA
O ouro é brilhante, amarelo, pesado, maleável, dúctil ( trivalente e univalente )
e não reage com a maioria dos produtos químicos, mas é sensível ao cloro. O
metal encontra-se normalmente em estado puro, em forma de pepitas e
depósitos aluvionais e é um dos metais tradicionalmente usados para cunhar
moeda. O ouro é utilizado de forma generalizada em joalheria, indústria e
eletrônica e como reserva de valor. O ouro puro é demasiadamente mole para
ser usado, geralmente é endurecido e forma liga metálica com prata e cobre. O
ouro e suas diversas ligas metálicas são muito empregados em joalherias,
fabricação de moedas e como padrão monetário em muitos países. Devido à
sua boa condutividade elétrica, resistência à corrosão e uma boa combinação
de propriedades físicas e químicas, apresenta diversas aplicações industriais
tais como:
•
Exerce
funções
críticas
em
ordenadores,
comunicações,
naves
espaciais, motores de reação na aviação e em diversos outros produtos.
•
Sua alta condutividade elétrica e resistência à oxidação tem permitido
um amplo uso em eletrodeposição, ou seja, cobrir com uma camada de
ouro por meio eletrolítico as superfícies de conexões elétricas para
assegurar uma conexão de baixa resistência elétrica e livre do ataque
químico do meio. O mesmo processo pode ser utilizado para a
douragem de peças, que aumenta a sua beleza e valor;
•
O isótopo de ouro
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Au, com meia-vida de 2,7 dias, é usado em alguns
tratamentos de câncer e em outras enfermidades.
Por ser relativamente inerte, pode-se encontrá-lo como metal, às vezes, como
pepitas grandes, mas geralmente se encontra em pequenas inclusões em
alguns minerais, como quartzo, rochas metamórficas e depósitos aluviares
originados dessas fontes.
QUÍMICA INORGÂNICA
Grupo do Zinco (Zinco, Cádmio e Mercúrio)
A principal aplicação do zinco ocorre na galvanização do aço ou ferro para
protegê-los da corrosão. O zinco é usado como ânodo de sacrifício.
Uma de suas aplicações mais importantes é o galvanizado de aço. É um metal
de coloração branca-azulada que arde no ar com chama verde azulada. O ar
seco não o ataca, porém, na presença de umidade, forma uma capa superficial
de óxido ou carbonato básico que isola o metal e o protege da corrosão.
Reage com ácidos não oxidantes que passa para o estado de oxidação +2 e
libera hidrogênio, pode dissolver-se em bases e ácido acético. O metal
apresenta uma grande resistência à deformação plástica a frio que diminui com
o aquecimento, que obriga a laminá-lo acima dos 100ºC.
O zinco é empregado na fabricação de ligas metálicas como o latão, além de
ser utilizado na produção de telhas e calhas residencial. O zinco é, ainda,
utilizado como metal de sacrifício para preservar o ferro da corrosão em
algumas estruturas, na produção de pilhas secas e como pigmento para tinta
na cor branca.
Sua produção inicia-se com a extração do mineral que pode ser realizada tanto
a céu aberto como em jazidas subterrâneas. Os minerais extraídos são
triturados e, posteriormente, submetidos a um processo denominado flotação
para a obtenção do mineral concentrado.
Os minerais com altos teores de ferro são tratados por via seca. O concentrado
é queimado (calcinação) para transformar o sulfeto em óxido, que recebe a
denominação de calcina. O óxido obtido é reduzido com carbono que produz o
metal (o agente redutor na prática é o monóxido de carbono formado).
O óxido de zinco é o mais conhecido e utilizado industrialmente, especialmente
como base de pigmentos brancos para pintura, também na indústria de
borracha e em cremes solares. Outros compostos importantes são o cloreto de
zinco (desodorantes) e sulfeto de zinco (pinturas luminescentes).
QUÍMICA INORGÂNICA
O cádmio é um metal branco-azulado, dúctil e maleável. Pode-se cortá-lo
facilmente com uma faca.
O cádmio é utilizado para fins industriais, obtido como produto da fundição de
rochas que contêm zinco, cobre ou chumbo, e é frequentemente usado para a
produção de pigmentos, pilhas elétricas e plásticos. Pequenas quantidades de
cádmio são encontradas naturalmente no ar, na água, no solo e nos alimentos.
À temperatura ambiente, o mercúrio encontra-se no estado líquido, possui
temperatura de fusão de -38,87º C e entra em ebulição a 356,9ºC. É um metal
prateado que, na temperatura normal, é líquido e inodoro. Não é um bom
condutor de calor comparado com outros metais, entretanto é um bom condutor
de eletricidade.
Esse elemento estabelece liga metálica facilmente com muitos outros metais
como o ouro ou a prata e é capaz de produzir amálgamas. É insolúvel em água
e solúvel em ácido nítrico. Quando a temperatura é aumentada, transforma-se
em vapores tóxicos e corrosivos mais pesados que o ar. É um produto perigoso
quando inalado, ingerido e, em contato, pode causar irritação na pele, olhos e
vias respiratórias. É incompatível com o ácido nítrico concentrado, acetileno,
amoníaco, cloro e com outros metais.
Meu caro aluno, esta unidade foi um pouco extensa. Entretanto, é
um conhecimento muito importante para um professor de química. Faça uma
breve revisão do conteúdo dessa unidade, não deixe de participar de nossos
fóruns e teste seus conhecimentos na auto-avaliação. Não esqueça de enviar
suas dúvidas para nós. Até a próxima unidade!
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