Prata Ouro e Platina - Engenharia Eletrica

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Prata Ouro e Platina
Badi M. Shaikhzadeh
Resumo- Os materiais condutores são caracterizados por diversas grandezas, dentre as quais se destacam: condutividade
ou resistividade elétrica, coeficiente de temperatura, condutividade térmica, potencial de contato, comportamento mecânico, etc. Estas grandezas são importantes na escolha adequada
dos materiais, uma vez que das mesmas vai depender se estes
são capazes de desempenhar as funções que lhe são atribuídas.
A escolha do material condutor mais adequado, nem sempre
recai naquele de características elétricas mais vantajosas, mas
sim, em um outro metal ou uma liga, que, apesar de eletricamente menos vantajoso, satisfaz as demais condições de utilização. Veremos neste trabalho as características e aplicações
da prata, do ouro e da platina.
PRATA
I. INTRODUÇÃO
A prata é o metal nobre de maior uso industrial, notadamente nas peças de contato. A cor prateada brilhante é característica, escurecendo-se devido ao óxido de prata ou
sulfito de prata que se forma em contato com o ar. Sua obtenção resulta freqüentemente de minérios combinados de
prata, cobre e chumbo.
A prata, devido às suas características elétricas, químicas
e mecânicas é usada em forma pura ou de liga, cada vez mais
em partes condutoras aonde uma oxidação ou sulfatação
viria criar problemas mais sérios. É o caso de peças de contato, notadamente nas partes em que se dá o contato mecânico
entre duas peças e, onde, além de um bom material condutor,
é conveniente ter-se um metal que não influa negativamente
devido a transformações metálicas. No caso da prata, no seu
estado puro, encontra o seu uso nas pastilhas de contato,
para correntes relativamente baixas; quando essa solução
não é adequada, usam-se pastilhas de liga de prata, onde o
Ag é misturado com níquel e cobalto, paládio, bromo e
tungstênio.
A prateação, numa espessura de alguns micrometros, é
usada para proteger peças de metal mais corrosível.
Um comportamento especial da prata, em peças de contato, é a eliminação automática de óxidos de prata, por decomposição em prata pura e liberação do oxigênio, à temperatura
de 200 a 300 oC.
Na limpeza de contatos de prata, não usar material abrasivo (lixas, limas, etc).
II. CARTERÍSTICAS FÍSICO/QUÍMICAS
A prata está localizada no grupo 1b, período 5 da tabela
periódica, está entre o cobre (período 4) e o ouro (período 6).
Suas propriedades físicas e químicas estão entre os dois
metais.
Símbolo: Ag
Número atômico: 47
Peso atômico: 107,88 (vezes de um átomo de hidrogênio)
Método de Obtenção: Eletrólise
Ponto de Fusão: 960,8ºC (1861,4ºF)
Ponto de ebulição: 2210ºC (4014ºF);
Dureza: 25 HB
Gravidade específica: 10,5 (a 20 ºC);
Valencia: 1,2
Configuração eletrônica: 2-8-18-18-1 ou 4d
105s1.
Diferente do ouro, a prata está presente em várias ocorrências naturais de minerais. A maior abundância inclui a
A2S (Argentite). Depósitos de prata nativa (quimicamente
livre, ou não combinada), são também importantes.
Por causa da maioria dos minérios que conterem a prata,
ela também contém outros importantes metais como o chumbo, cobre e zinco, ou a combinação dos três. Na fabricação
da prata, frações destes minerais são freqüentemente recuperados para a própria produção de cobre ou de chumbo. A
prata pura é então recuperada de uma fração bruta com a
combinação de fusão a fogo ou refinamento elétrico.
A prata natural consiste na mistura de 2 isótopos: Prata –
107 e Prata – 109.
O metal não reage com ar úmido ou oxigênio seco, mas é
oxidado superficialmente por ozônio úmido. Ela é rapidamente manchada em temperatura ambiente, por enxofre ou sulfato
de hidrogênio.
A prata fundida pode dissolver mais de 22 vezes do seu
próprio volume de oxigênio. Na solidificação, muito oxigênio
é expelido, esse fenômeno é conhecido de “Spitting of Silver” (chuvisco de Prata). Isso pode ser controlado com a
adição e um desoxidante, de mesmo grau que o carvão mineral, na prata fundida. A prata dissolve-se prontamente em
ácido nítrico e em ácido sulfúrico quente.
A prata é encontrada em massas ou em formas arborescentes ou filiformes, geralmente em rochas cristalinas metamórficas. Numa superfície recentemente cortada, apresenta
uma cor branca, mas geralmente sua cor é preta devido à oxidação.
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A prata dissolve-se em ácido nítrico, precipitando-se, desta solução, em forma de cloreto, pelo ácido clorídrico. De
branco, o precipitado passa a escuro, pela ação da luz.
A Prata é um dos metais industriais não ferrosos utilizados
em estado puro ou em ligas.
Depois do ouro, ela é o mais maleável e dúctil dos metais.
É tão maleável que com um martelo pode ser reduzida a uma
lâmina com a espessura de uma folha de papel, e é tão dúctil
que uma grama pode dar um fio de cerca de 2 km de comprimento.
III. PROCESSAMENTO DA PRATA
A. Introdução
Preparação do mineral para o uso em vários produtos. A
prata tem seu grande valor além do seu brilho metálico branco, por sua condição de ser facilmente trabalhada e sua resistência a efeitos corrosivos do oxigênio. O brilho desse material puro é devido sus configuração eletrônica, com resultados em refletir todas radiações eletromagnéticas de ondas
mais curtas que 3000 armstrongs.
A prata, como o ouro, tem um sistema cúbico cristalino de
faces centradas. Sendo ela a mais leve entre todos os materiais preciosos.
B. Mineração e Concentração
A prata é minerada com métodos de abrir os buracos e triturar os minérios. Depois de estarem realmente triturados,
eles são submetidos a flotação, aonde usualmente são conseguidas concentrações de 30 a 40% do mineral. Nos tipos
de minérios encontrados, o minério de chumbo contém a
maior concentração da prata e o de zinco a menor.
C. Extração e Refinamento
O processo específico de extração metalúrgica aplicada
depende de qual mineral tem sua concentração maior nos
minérios de ferro encontrado, pode ser o cobre, zinco ou o
chumbo.
Cobre concentrado – A fundição e conversão do cobre
(SULFIDE) concentrado, resulta numa bolha de cobre que
contém de 97 a 99% de prata da sua concentração original.
Com o refinamento eletrolítico, as impurezas insolúveis chamadas de “Lama”, gradualmente vão se acumulando no fundo do tanque de refinamento. Esse contém a mesma quantidade original de prata, mas em uma concentração muito maior, por exemplo, a prata antes estava com uma concentração
de 0,2%, pode resultar numa “Lama” de 20% de concentração de prata. Na próxima fusão, feita em um pequeno forno,
todos os metais são realmente oxidados, exceto a prata, o
ouro e os metais do grupo da platina. O metal recuperado é
chamado de “Doré”, que geralmente contém 0,5 a 5% de
ouro, 0,1 a 1% dos metais do grupo da platina, e o restante
de prata. O metal é jogado para forma de anodos e eletrizado,
em uma solução de nitrato de prata e cobre. Duas diferentes
técnicas de eletrodefinição são utilizadas, a Moebius e a
Thum Balbach Sytens. A principal diferença entre elas, é que
na primeira os eletrodos são dispostos verticalmente, e na
segunda a disposição é horizontal. A Prata obtida chega a
uma pureza de 99,99%.
Chumbo concentrado – Primeiramente são ustulados e então fundidos para a produção de um chumbo (Bullion) forte,
onde antimônio, arsênico, estanho e prata são bem removidos. A prata é removida pelo Processo Parkes, que consiste
na adição de zinco para moldar o chumbo Bullion. Zinco reage rapidamente com a prata e o ouro, formando um composto
insolúvel que flutua no topo da barra de ferro Bullion. Eles
são escumados e o zinco contido é recuperado através de um
vacuum retorting. O restante de resíduos de chumbo – ouro
– prata é tratado através de Cupelação, onde os resíduos são
aquecidos a temperaturas de 800ºC ou 1.450ºF, sobre fortes
condições de oxidação, a prata e o ouro, permanecem em
suas formas elementares, enquanto o chumbo óxido é removido, a Liga de ouro e prata que desta forma foi produzida é
refinada pelo processo Moebius ou Thum Balbach.
Os resíduos da prata refinados são tratado através de afinação ou partição para concentração do ouro contido, o
qual, é refinado pelo processo Wohwill.
IV. O METAL E SUAS LIGAS
A prata que foi totalmente trabalhada no calor. Ou por rolling (rolando), ou sendo forjada, gradualmente recristaliza,
voltando a temperatura ambiente. Ë um metal que e mole derretido, sendo suscetível para se juntar e rapidamente ser
unido. Para manter a dureza, depois, outros materiais são
adicionados para formar ligas que são duras, fortes e pouco
propensas à fadiga. A melhor liga conhecida é a liga de cobre
e prata, com 92,5% de prata e 7,5% de cobre.
Prata e ligas de prata e cobre, apesar de estáveis no ar,
mancham-se na presença de enxofre. Para melhorar a resistência a mancha, mas de 40% de paládio é adicionado. Pra se
obter o brilho e a resistência contra corrosão da prata e em
outros metais e ligas, a galvanização de prata é utilizada. Banhos a base de cianeto são muito, usualmente, empregados.
Pela prata ser o melhor metal condutor de eletricidade, ela é
usada em ligas para contatos elétricos. Paládio e níquel melhoram a resistência química dos metais contra oxidação e a
sulfidação melhora contra a corrosão. Latão e prata são os
mais usados metais em filetes.
A liga de latão típica é composta por 50% de prata, 34 de
cobre e 16% zinco.
V. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS
Entre 25 e 40% da prata industrial é consumida na produção dos químicos fotossensíveis clorato de prata e Brometo
de Prata. Esses sais de prata são preparados a partir da adição de clorato de sódio e bromato de sódio, para uma solução pura de nitrato de prata. A alta insolubilidade do cloreto
de prata ou bromato de prata faz com que se precipitem na
solução. Todos os processos são feitos em lugares com ausência de toda e qualquer luz.
Óxidos de prata (Ag2O e AgO), servem como material catódico em baterias primárias e secundárias. A grande densidade de energia das baterias primárias (as medidas de energia avaliada, é feita pela unidade de peso) é responsável por
elas serem empregadas em miniaturas de pilhas de câmeras e
“timepieces”.
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VI. NITRATO DE PRATA
É um reagente químico cáustico, importante como antiséptico, e na produção industrial de outros sais de prata, é
um reagente analítico químico. Sua fórmula química é AgNO3. Aplicada em superfícies e membranas mucosas, o nitrato de prata é usado também na forma de bastão de cáustica
lunar (Caustic Pencil, “Lápis Cáustico”), de 0,01% a 10% de
nitrato de prata em água. O bastão é usado para remover
papilas e granulações de tecidos e para cauterização de ferimentos e ulcerações. Soluções bem diluídas são adstringentes e muito anti-sépticas. Em solução de 1 a 2% é efetivo
contra a bactéria “gonnococal” e pode ser aplicado nos
olhos de crianças recém nascidas contra a cegueira vinda da
gonorréia.
Nitrato de prata pura é um intermediário da preparação de
outros sais, incluindo a Prata Coloidal, composto usado na
medicina e na prata “halide, é incorporada em emulsões fotográficas.
Na química analítica, soluções aquecidas de nitrato de
prata são usadas nas determinações volumétricas de “Halides”, cianetos e tio cianetos, é boa para detecção da redução
de reagentes e da variação dos cátodos de ácidos que são
formas insolúveis de sais de prata.
Nitrato de prata é feito em grandes quantidades por dissolvição de Prata em ácido nítrico. Cristaliza em lâminas
transparentes à 212ºC (414ºF). A solubilidade à 20ºC, é de 22
gramas para 100 gramas de água. É moderadamente solúvel
em álcoois etílicos e metílicos e menos prolongado em vários
outros solventes orgânicos. Quando aquecido em aproximadamente 320ºC, o nitrato de prata perde oxigênio, formando o
nitrito de Prata. Em altíssimas temperaturas (red head), a prata é formada.
VII. BATERIAS
Baterias primárias – pilhas de Prata óxido de zinco. Um sistema alcalino, nessa pilha, a prata oxida o cátodo e preserva
o ânodo de zinco. Por causa da sua tolerância a relativas
grandes correntes de pulsos de cagas, ela opera, aproximadamente, a 1,5 Volts constantes. A pilha de prata óxido de
zinco e comumente usada em relógios, câmeras e aparelhos
de surdez. Devido a sua excelente capacidade de carregamento à distância, essa pilha foi usada em baterias de torpedos militares.
Pilhas em miniatura podem ser obtidas com óxidos bivalentes de prata ou óxidos monovalentes de prata, que é formalmente usada por sua alta capacidade.
Outros sistemas de baterias primárias – muitos outros tipos de pilhas são usadas em menor escala. Por exemplo, pilhas que produzem pequenas tensões como a pilha Clark
(Mercúrio de zinco sulfato de mercúrio, 1,434 Volts) e a Pilha
Weston (mercúrio de cádmio, sulfato de mercúrio, 1,019
Volts). Magnésio de prata e clorato de magnésio de chumbo
são comumente empregados em operações embaixo do mar.
Onde a água salgada torna-se o eletrolítico, enquanto a bateria esta submergida.
Um novo importante grupo de sistemas de pilhas com um
eletrólito sólido, o qual há mistura dos componentes, onde
os íons podem ser movidos vagarosamente dele para a estru-
tura do cristal eletrolítico. Exemplos incluem as pilhas de
Prata-Prata, rubídio iodo-iodo, e misturas e lítio-lítio iodo
chumbo iodatos. Baterias que contém íons de polímeros são
estudadas extensivamente.
Baterias de armazenagem – pilhas secundárias de chumbo.
As então chamadas baterias secundárias de chumbo são
muito amplamente usadas em baterias recarregáveis. Muitas
baterias são construídas com placas de chumbo, ou grades
onde umas delas, o eletrodo positivo, é coberto com dióxido
de chumbo em sua forma cristalina particular, juntamente
com aditivos de Calcium Lignosulfato. O Eletrólito, composto
de ácido sulfúrico, participando na reação do eletrólito, onde
o sulfato de chumbo é formado e portando uma corrente elétrica com o movimento dos íons. Recentes estimativas demonstraram que em termos de capacidade de uso (Watts /
hs), a bateria de chumbo ácida possui uma capacidade de 20
vezes que as de Níquel cádmio ou níquel-ferro alcalinas.
A bateria de chumbo ácida é mais bem sucedida, devido
aos seguintes fatores: grande capacidade de percursos para
grandes e baixas correntes, exigidas a temperatura ambiente
usual; tem um bom ciclo de vida com reabilitação para centenas de ciclos, especialmente tendo um bom controle de recarga. (o material positivo ativo pode liberar várias 100 amp eres horas durante a vida da bateria); relativo baixo custo (o
chumbo é barato por kilogramas ou ampéres / horas, perto do
níquel, cádmio ou prata).
VIII. APLICAÇÕES
A Prata é usada principalmente na:
- Indústria elétrica;
- Indústria eletrônica;
- Indústria química;
- Indústria de eletrodomésticos;
- Indústria automobilística;
- Indústria de telecomunicações.
IX. PRATEAÇÃO
A prateação pelo processo galvânico é de grande utilidade
e grandemente difundida em vista dos resultados, pois, com
um gasto relativamente pequeno, conseguimos dar uma perfeita aparência de prata aos objetos tratados.
O seu único inconveniente é que, depois de prolongada
exposição à luz, toma uma cor preto amarelada, pois se combina com relativa facilidade com o ácido sulfídrico contido
em leves traços no ar atmosférico, formando sulfeto de prata,
de cor negra. Neste caso, o objeto poderá ser tratado e polido, readquirindo sua cor primitiva.
A prata é facilmente depositada dos seus sais, sejam eles
simples ou compostos, porém os melhores resultados são
obtidos com os cianatos duplos, como, por exemplo, um sal
de prata e potássio.
Em linhas gerais, o processo é feito a quente, a uma temp eratura que oscila entre 60 e 80ºC. Podemos também realizá-lo
a frio, agitando de vez em quando o eletrólito.
A prata a ser utilizada no banho, pode ser usada na forma
de cianeto, cloreto ou nitrato, sendo mais comumente empregada sob a forma de cianeto.
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Usamos um sal duplo de cianeto de prata e potássio, misturando-se o cianeto de prata com uma solução de cianeto
potássico.
Não é conveniente usar cloreto de prata, pois este altera
com a luz, somente podendo ser manipulado no escuro.
Podemos usar duas fórmulas, em ambas as quais a percentagem de prata é de 1 %:
a) cianeto potássico
200 gramas
Cianeto de prata
100 gramas
Água destilada
10 litros
b) Cianeto potássico
200 gramas
Cloreto de prata
100 gramas
Água destilada
10 litros
Com ânodos de grafite, a uma temperatura de 25ºC, a densidade de corrente será de 0,2 ampéres por dm2 e a tensão do
banho de 0,5 volts.
Se usarmos um banho preparatório de:
Cianeto de prata
250 gramas
Cianeto de sódio
600 gramas
Cloreto de amônio
40 gramas
Água
10 litros
Os ânodos poderão ser carvão ou de aço; a uma temperatura de 25ºC a densidade de corrente será de 0,5 ampére por
d e a tensão de 0,75 a 1 volts.
OURO
I. CARACTERÍSTICAS FÍSICO/QUÍMICAS
Símbolo: Au;
Número atômico: 79;
Peso atômico: 197,2;
Condutividade Elétrica: 71% do cobre;
Cor amarela, modificada pela presença de outros metais.
O ouro funde-se na chama de maçarico. Inatacado pelos
ácidos simples, dissolve-se numa mistura dos ácidos clorídrico e nítrico, produzindo uma solução de cloreto de ouro.
Esta solução, quando diluída em água toma com o cloreto de
estanho uma coloração chamada púrpura de Cássio.
Surge em várias partes do mundo em aluviões e rochas ígneas. Os depósitos mais produtivos encontram-se na Austrália, Alasca, Califórnia e Minas Gerais.
II. COMPOSIÇÃO
As características dos estados de oxidação do ouro são
+1 (aurious componds) e +3 (auric componds). O ouro é mais
facilmente “deslocado” em soluções pela redução que vários
outros materiais, igualado a platina, pode reduzir íons Au 3+
em ouro metálico.
Entre os relativos poucos compostos do ouro de importância prática, estão o ouro I clorado, AuCl; Ouro III clorado,
ou triclorado de ouro, AuCl; e Chlorauric gold, HAuCl4. Todos os três são envolvidos no refinamento eletrolítico do
ouro.
Cianeto de potássio K[Au(CN)2], é a base para a maioria
dos banhos de ouro “plantação”(galvanoplastia). O solúvel
sal ouroclorato de sódio, NaAuCl4.2H2O, é usado no tratamento de atrite reumática.
III. APLICAÇÕES
Esse metal, que apresenta uma condutividade elétrica bastante boa, destaca-se pela sua estabilidade química e pela
conseqüente resistência a oxidação, sulfatação, etc. Também
suas características mecânicas são adequadas para uma série
de aplicações elétricas, havendo porém a natural limitação
devido ao seu preço.
O ouro é encontrado eletricamente em peças de contato na
área de correntes muito baixas, casos em que qualquer oxidação poderia levar à interrupção elétrica do circuito. E o caso
de peças de contato em telecomunicações e eletrônica. O uso
nesse caso é feito na forma pura, não sendo encontrado em
forma de liga, pois esta somente eliminaria as propriedades
vantajosas que o ouro apresenta.
VI. DOURAÇÃO
A douração tem atualmente grande importância, principalmente na fabricação de objetos de fantasia, de metais comuns e não nobres, pois, devido ao banho, o seu aspecto
melhora, aumentando ao mesmo tempo de valor.
Os banhos para dourar são facilmente preparados se
usarmos uma solução de cianeto de potássio e cianeto de
ouro.
Para este banho poderemos usar o ouro necessário, na
forma de cloreto de ouro, ou na forma de ouro fulminante.
O processo descreve-se como:
O cloreto de ouro é obtido dissolvendo-se ouro em água
régia, isto é, uma parte de ácido nítrico e duas ou três partes
de ácido clorídrico.
O ouro fulminante é obtido pela passagem do amoníaco
numa solução de cloreto de ouro, formando-se uma massa
pardacenta, a qual, em estado seco, explode em contato com
o ar, razão pela qual sempre devemos mantê-la úmida.
A quantidade de ouro contida nos banhos varia entre 0,5 a
1%.
A douração poderá ser feita em banhos quentes e banhos
frios, podendo variar a temperatura dos banhos quentes entre 50ºC e 75ºC, usando-se uma tensão de 1,5 a 2 volts, e com
uma densidade de corrente de 0,2 ampéres por dm2.
Nos banhos frios usaremos uma tensão de 3 volts, com a
mesma densidade de corrente.
Poderemos preparar o banho frio da seguinte maneira:
Cloreto de ouro 7 gramas
Água
1 litro
Fazemos precipitar o ouro da solução supra, por meio do
amoníaco, obtendo-se o ouro fulminante.
Filtramos o precipitado, lavando-se com água perfeitamente limpa e preparando-se então uma solução, que deverá ser
perfeitamente dissolvida, com:
Cianeto potássico
12 gramas
Água
1 litro
Devemos ferver a solução supra até desaparecido o cheiro
de amoníaco, e depois filtrá-la.
Para os banhos quentes poderemos usar a seguinte fórmula:
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Fosfato de sódio
60 gramas
Sulfeto de sódio neutro 10 gramas
Água
1 litro
Na solução acima acrescentaremos, dissolvido em pequena quantidade de água, o seguinte:
Cianeto potássico
2 gramas
Cloreto de ouro
2 gramas
A temperatura do banho variará entre 50 e 75ºC, a tensão
será de 1,5 volts, e a densidade de corrente de 0,15 ampéres
por dm2.
Como ânodos devemos usar sempre chapas de ouro puro
(24 quilates) podendo-se usar ânodos de carvão somente no
caso de objetos muito pequenos, cuja duração final seja mu ito livre.
Além destas fórmulas, poderemos usar a fórmula recomendada por Pfnnhauser:
Fosfato de sódio
25 gramas
Soda cáustica
3,5 gramas
Bicarbonato de sódio
3,5 gramas
Cianeto potássico
1,3 gramas
Depois de dissolvermos esses ingredientes em água quente acrescentamos 2 gramas de cloreto de ouro e finalmente 6
gramas de bissulfito de sódio.
Com esse banho, devemos usar ânodos de platina com
uma tensão de 10 volts, duração de 5 a 6 segundos, devendo
os objetos estar em movimento.
Podemos alterar a cor da douração se usarmos nos banhos
sais de prata e de cobre.
Usando-se ambos em proporções adequadas poderemos
obter a coloração chamada dourado de rosa.
A seguinte fórmula poderá ser usada:
Ferrocianeto de potássio 30 gramas
Carbonato de potássio
30 gramas
Cianeto de sódio
2 gramas
Cloreto de ouro
5 gramas
Água
1 litro
Os ânodos serão de ouro rosado, com um espaçamento de
10 cm, a temperatura de banho 80ºc, tensão 5 volts, e densidade de corrente 0,2 ampéres por d.
Muitas vezes queremos preparar um banho de douração
utilizando restos de ouro puro metálico.
Para isto, devemos dissolver 1 grama de ouro em 10 cm3 de
ácido nítrico, aquecendo a solução.
Devemos evaporar a solução até obtermos como resultado
uma massa pardacenta. Muito cuidado, pois os gases que se
desprendem são venenosos.
Esta massa deverá ser dissolvida em água, filtrada, e precipitada com amoníaco. O ouro fulminante assim obtido é
tratado pela maneira anteriormente exposta.
Para a recuperação de ouro contido nos banhos não mais
utilizados, podemos usar dois processos.
Se o líquido que contiver o ouro não tiver cianeto, diluímo-lo
com água, decantamos, e adicionamos sulfato ferroso para
precipitar o ouro. Isto se dará se a reação for ácida, e em caso
contrário devemos torná-la ácida, por meio de ácido clorídrico ou sulfúrico.
O precipitado é decantado e recolhido por meio de filtração. Se o líquido contiver cianeto devemos evaporá-lo e
aquecer o resíduo ao vermelho branco, num cadinho de grafite, fornecendo o ouro em forma metálica.
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PLATINA
I. INTRODUÇÃO
A platina, elemento químico, o mais conhecido e mais amplamente usado dos seis metais do grupo 8, o grupo dos
metais da platina, é o sexto período da Tabela Periódica. É
muito duro, é um metal precioso, sua cor é branca como a da
prata. A platina é leve, dúctil, tem um alto ponto de fusão, e
tem uma boa resistência contra corrosão e ataques químicos.
Como exemplo, sua superfície continua branca e brilhante
após um aquecimento do ar, entretanto, é instantaneamente
dissolvida em água régia, e é pouco atacada por ácidos simples.
Pequenas quantidades de irídio são comumente adicionados para dar uma liga forte e dura, o que conserva as propriedades da platina pura.
A platina e suas ligas são indispensáveis no laboratório
de química para eletrodos para cadinhos, pratos nos quais
os materiais podem ser aquecidos em altas temperaturas.
Platina é usada para contatos elétricos e pontos brilhantes, porque a resiste a ambos, altas temperaturas e ao ataque
químico dos arcos elétricos.
Devido às suas propriedades antioxidantes o seu uso elétrico é encontrado particularmente em peças de contato,
anodos, fios de aquecimento. É o metal mais adequado para
a fabricação de termoelementos e termômetros resistivos até
1000oC, pois até essas temperaturas não sofre transformações estruturais, fazendo com que a resistividade varie na
mesma proporção da temperatura.
A resistência da platina é relativamente alta e depende da
fabricação. Sobre a temperatura, a escala internacional de
temperatura de 183 a 630ºC (-297 a 1.166ºF), é definida nos
termos de resistência do termômetro feito com um fio de platina. Como catalisador, a platina tem várias aplicações, é notável como catalisadores automotivos e no refinamento de
petróleo.
Uma variedade ordinária da platina nativa é chamada de
polixileno, que é de 80 a 90% platina, com de 3 a 4% de ferro,
com uma adição de outros metais da platina, ouro, cobre ou
níquel.
A platina forma a série de importantes compostos com estados de oxidação de +2 e +4. Muitos destes compostos contém complexas coordenações com o íon de Cloro (Cl-), amônia (NH3), ou outros grupos são vinculados ao átomo central
da platina. Misturada com os metais de transição, a platina
tem uma grande tendência a formar vínculos com o carbono.
A platina natural é a mistura de seis isótopos: Platina-190
(0,0127%), platina-192 (0,78%), platina-194 (32,9%), platina195 (33,8%), platina-196 (25,3%) e a platina-198 (7,21%). Todos são instáveis exceto a platina 190 e a platina 192, por
terem sido expostas a emissões alfa de longa vida.
II. CARACTERÍSTICAS FÍSICO/QUÍMICAS
Símbolo: Pt;
6
[Número atômico: 78];
Peso atômico: 195,2;
Ponto de Fusão: 1.76ºC (3.216ºF);
Ponto de ebulição: 3.827ºC (6.920ºF);
Gravidade específica: 21,45 (à 20ºC);
Valencia: 2,8;
Configuração eletrônica: 2-8-18-32-17-1.
Encontrada em liga com o ferro, irídio, ródio, paládio e o
ósmio. Os cristais são raros, aparecendo o metal geralmente
em grãos ou escamas.
As reações químicas da platina colocam-na como metal
maleável e dúctil, não se fundido a chama do maçarico, solúvel apenas na água régia, cujo produto tratado com o cloreto
de potássio dissolvido, apresenta um precipitado. Quando
alta a percentagem de ferro, o metal é magnético.
III. MINERANDO E CONCENTRANDO
O maior depósito do Sul da África e Canadá é explorado
com mineração subterrânea.
Realmente todos os metais da platina são recuperados do
cobre ou minérios de sulfato de níquel, o qual é concentrado
pela separação ou flotação. Refinando o produto concentrado, em autoclaves. O resíduo sólido contém de 15 a 20% de
metais do grupo da platina.
Às vezes, a separação gravitacional é empregada antes da
flotação, o que resulta em concentrações de 50% dos metais
do grupo da platina, tornando o refinamento desnecessário.
IV. EXTRAÇÃO E REFINAMENTO
A. Solubilização Individual
O procedimento clássico para separação dos metais com a
concentração mineral obtida, e como descrito acima. Esse
concentrado é misturado em água régia, que dissolve a platina e o paládio e abandona outros metais leves na forma de
resíduos. A platina precipita com uma solução de clorato de
amônia, e a resultante são o as de platina cru, que é recuperado através da filtração e com aquecimento, para decompor
isso até a forma de pó metálico. O metal é redissolvido em
água régia, que é novamente precipitado em clorato de amônia e cálcio para o metal puro. O paládio é remanescente em
solução com a platina, estando precipitada, é agora precipitado através da adição de amônia. Depois dos sais de paládio serem recuperados através de filtragem, eles são dissolvidos e precipitados novamente para forma de sal puro, o
qual é convertido para forma metálica, usualmente pela redução química com ácido fórmico.
Os resíduos que sobram contém ródio, irídio, rutênio e
ósmio. O qual ‘é tratado com bissulfato de sódio derretido
para converter o radio em sulfato de ródio.
O ródio é solubilizado pela água, separa-se do insolúvel e
precipita da solução por redução com pó de zinco. O metal
ródio bruto produzido é convertido em um sal solúvel por um
tratamento com cloro e sódio clórico em alta temperatura,
dissolvido na água, precipita com o nitrato de sódio, é filtrado, dissolvido novamente e precipitado de novo com clorato
de amônia. O precipitado final é transformado em um pó de
metal puro.
O resíduo do sulfato de ródio é fundido com nitrato de sal
alcalino para converter rutênio para o solúvel rutenato de
sódio (Sodium Ruthenata), depois da filtragem, essa solução
é tratada com cloro gasoso para destilar o rutênio no composto volátil o tetraóxido de rutênio. O Rutênio destilado é
então tratado com agentes redutivos par precipitar o rutênio
em um fino pó de metal. O Ósmio é recuperado em um forma
similar, embora, diferente do rutênio, pode também ser recuperado pela destilação com a adição de soluções ácidas.
O Resíduo final é tratado com peróxido de sódio para converter irídio para forma solúvel no ácido hidroclorídrico, o
qual pode ser precipitado com clorato de amônia e cálcio
para o pó do metal.
B. Consolidação
Não respectivo a processos de separação químicos usados, a platina é recuperada na forma de pó metálico. Ela pode
ser convertida para forma de metal maciço através da fusão
por feixe de luz (Electron Beam Melding). O baixo ponto de
fusão do paládio pode ser fundido por técnicas de fusão
induzida.
C. Refinamento do Refugo
Essa não é a técnica universalmente usada para o reprocessamento da platina. A escolha do procedimento depende
da proporção de variação dos metais do grupo da platina na
amostra. Por exemplo, platina ou liga de platina, pode ser
redissolvido em água régia e recuperado por técnicas de solução.
Ligas contendo rutênio e irídio são às vezes solubilizados
por fusões alcalinas. Uma vez dissolvidos o metal, o processo químico é empregado para sua recuperação.
A carta de refugo da platina, paládio e ródio é criada em
conversões catalisadores de automóveis. O catalisador é
fundido em uma temperatura muito alta, com ferro ou cobre
para fundir o substrato do catalisador e dissolver os metais
do grupo da platina e o molde de cobre ou ferro. A liga de
cobre e de metais preciosos para dissolver o cobre ou ferro,
levando depois a platina – paládio – ródio concentrada, o
qual é refinado para metais puros com química, como já foi
visto anteriormente.
V. METAIS E SUAS LIGAS
As propriedades dos seis metais do grupo da platina são
diferentes. Platina e paládio são duros e bem dúcteis, esses
metais e a maioria das suas ligas podem ser trabalhados
quente ou frio. Irídio pode ser trabalhado a quente, como o
rutênio, mas com dificuldade, nenhum metal pode ser trabalhado apropriadamente a frio.
Ósmio é o mais duro do grupo e o que possui o maior ponto de fusão, mas é limitado quanto à oxidação. Irídio é o mais
resistente à corrosão entre os seis metais, enquanto que o
ródio é valioso por reter suas propriedades em altas temperaturas.
VI. CATALISADORES
Aproximadamente 42% de toda platina produzida no oeste
do Mundo é empregada como catalisadores. Desses, 90%
são aplicados a sistemas de escape de automóveis, que con-
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vertem monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio em água,
dióxido de carbono e nitrogênio.
Em ligas de platina e 10% de ródio, formado através de
operações em elevada temperatura, serve de catalisador na
reação entre amônia e ar, produzindo o óxido de nitrogênio e
ácido nítrico. Na refinação do Petróleo, a platina é distribuída
sobre a superfície do óxido de alumínio e colocado no recipiente do reagente. Lá é catalisado forma moléculas de nafta,
em isoparafinas contendo misturas de alto octanato de gasolina.
VII. GALVANOPLASTIA
Todos os metais do grupo da Platina podem ser galvanizados. Paládio é o mais fácil de ser processado, e o metal é
galvanizado torna-se muito mais forte que o metal forjado.
Ródio é o mais comumente usado na galvanoplastia, entre
os metais do seu grupo, por causa da sua dureza e brilho
obtidos de sus eletro deposição.
VIII. PLATINAGEM
Os banhos de platina são pouco usados em galvanização,
tendo o seu maior emprego para fins de joalheria. Assim
como o ouro, a platina é um metal precioso e muito adequada
para banhos galvânicos.
Tem uma grande vantagem sobre o ouro, isto é, maior dureza, pois uma capa de platina oferece muito maior resistência
do que uma capa de ouro. Uma das fórmulas mais comuns é a
seguintes:
Cloreto de platina
80 gramas
Cloreto de amônio
120 gramas;
Ácido cítrico
500 gramas
Soda cáustica
10 gramas
Água
5 litros.
Dissolver o cloreto de platina em água, acrescentando-se
cuidadosamente uma solução de cloreto de amônio, até precipitar-se completamente o cloreto platínico amoniacal, assim
formado. Dissolver então o ácido cítrico em 2 litros de água,
e neutralizá-lo por meio de soda cáustica. Aquecer esta solução até a fervura e então misturar com o cloreto platínico
amoniacal já filtrado. Depois do mesmo estar completamente
dissolvido, deixar esfriar e diluir a solução até termos 5 litros.
O ânodo usado deverá ser do tipo insolúvel, podendo ser
de platina ou não.
A uma temperatura de 70ºC a densidade de corrente será
de 1 ampére por dm2, com uma tensão de 2,5 voltes.
Se preferirmos usar a platina na forma metálica, poderemos
aplicar a seguinte fórmula:
Platina
5 gramas
Fosfato de amônio
50 gramas
Fosfato de sódio
250 gramas
Água
1 litro.
A platina metálica é dissolvida em água régia. Concentramos a solução, deixamos resfriar e dissolvemos em 100 cm3
de água. O fosfato de amônio é dissolvido em 400 cm3 de
água, e, separadamente, o fosfato de sódio em 500 cm3 de
água. Misturamos a solução de platina com a solução de
fosfato de amônio. Acrescentamos então a solução de fosfa-
to de sódio, e aquecendo a solução a ponto de ebulição, e
mantendo o volume constante. O amoníaco se desprenderá
da solução, apresentando esta uma reação ácida ao papel de
tornassol, e estando pronta para o emprego.
A platina metálica é dissolvida em água régia consena
mesma usada para fórmula primeiramente examinada.
GALVANOPLASTIA
I. INTRODUÇÃO
Podemos definir galvanoplastia como a tecnologia responsável pela transferência de íons metálicos de uma dada
superfície sólida ou meio líquido denominado eletrólito, para
outra superfície, seja ela metálica ou não.
Sendo a prata o metal nobre mais utilizado devido às suas
excelentes propriedades químicas e técnicas. Aos metais
nobres pertencem à prata, o ouro, e os metais da série da platina, rutênio, ródio paládio, ósmio e irídio. Os metais nobres
têm uma posição especial entre os metais, a qual consiste na
sua grande resistência química. Eles não oxidam quando
expostos à atmosfera, não obstante a formação de uma fina
película oxidante sobre a sua superfície. A única exceção é a
prata que tem afinidade como enxofre e suas combinações.
Ultimamente, diversos metais nobres ganharam maior significação na indústria eletroeletrônica, sobretudo a prata,
usada com bastante freqüência, devido às suas excelentes
propriedades na transmissão de calor, eletricidade e boa performance na soldabilidade. Sua aparência pode ser brilhante
ou fosca.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Materiais para Equipamentos de Processos, TELLES, Pedro,
Editora Interciência.
- Manual Prático de Galvanização, BUSONI, Editora LEP S.A.
- Internet - www.britannica.com e outros.