Capítulo 23 © 2005 by Pearson Education 1 Capítulo 23 Metais e metalurgia Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR

1Capítulo 23© 2005 by Pearson Education

Capítulo 23Capítulo 23Metais e metalurgiaMetais e metalurgia

Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR


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.

Ocorrência e distribuição Ocorrência e distribuição dos metaisdos metais



Ocorrência e distribuição Ocorrência e distribuição dos metaisdos metais



• 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:

PirometalurgiaPirometalurgia



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.

PirometalurgiaPirometalurgia



Pirometalurgia do FerroPirometalurgia do Ferro



Pirometalurgia: Formação do Pirometalurgia: Formação do AÇOAÇO



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:

HidrometalurgiaHidrometalurgia



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)4

2-(aq) + 2Au(s)

HidrometalurgiaHidrometalurgia



EletrometalurgiaEletrometalurgia


•Eletrometalurgia é o processo de obtenção de metais através de eletrólise.•Dois materiais de partida diferentes: sal derretido ou solução aquosa.


Eletrometalurgia do SódioEletrometalurgia do Sódio



Eletrometalurgia do AlúmínioEletrometalurgia do Alúmínio



Eletrometalurgia do AlumínioEletrometalurgia do Alumínio



Eletrorrefinamento do CobreEletrorrefinamento do Cobre



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.

Ligação metálicaLigação metálica



Modelo de mar de elétrons para a ligação metálica







Modelo do orbital molecular para os metais




• 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).

LigasLigas



LigasLigas



LigasLigas


Propriedades físicas• As tendências atômicas tendem a ser regulares para os metais de

transição.

Metais de transiçãoMetais de transição






Configurações eletrônicas e estados de oxidação




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).




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).




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).




Cromo

A química de alguns A química de alguns metais de transiçãometais de transição



Ferro




Cobre




Referências BibliográficasReferências Bibliográficas


Química a ciência central 9ª edição – Brown, LeMay, Química a ciência central 9ª edição – Brown, LeMay, BurstenBursten

Documents

Capítulo 23 © 2005 by Pearson Education 1 Capítulo 23 Metais e metalurgia Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR