Como se obtém aço a partir da sucata?

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1 Como se obtém aço a partir da sucata? AUUL AL A minério na terra escavação minério misturado concentração minério concentrado Que existem muitos tipos de aço Aço inoxidáve Tamanho e massa das partícuas de uma substância simpes Recuperação das sucatas Composição de uma mistura Aço recuperado O que você vai aprender extração meta impuro purificação meta puro O que é ferro gusa O que é aço O que é fusão O que é substância simpes O que acontece quando uma substância se dissove num íquido O que é carbono Seria bom já saber Já sabemos que para extrair o ferro do minério, é preciso aquecê-o fortemente, junto com carvão e cacário. O objeto ferro derretido sai com carbono dissovido. E é chamado de ferro gusa. É muito duro e, aém de quebrar com faciidade, tem muita impureza. Por isso não é tão usado. sucata Para diminuir a quantidade de carbono do ferro gusa, queima-se o carbono com oxigênio. O voume de oxigênio é controado para sobrar no ferro exatamente a quantidade de carbono que se quer. As propriedades do aço dependem muito da quantidade de carbono dissovido no ferro. Agora vamos saber como a sucata de ferro é transformada outra vez em aço. O meta escuro, quase preto, que a maioria das pessoas chama de ferro, na verdade é aço. As moedas, a chave de fenda, a tesoura, o cabo e as varetas do guarda chuva, o arame, as moas, os pregos, os parafusos são todos feitos de aço. recicagem Isto he interessa

2 A U L A Você já deve ter percebido que existem vários tipos de aço. Existem aços que enferrujam com muita faciidade (os ferros de construção) e aços que dificimente enferrujam (o aço usado para fazer garfos, coheres, facas, moedas etc.). Exercício 1 Pense nos objetos que estão ao seu redor. Você deve ter reparado que aguns são feitos de aço e enferrujam com faciidade; outros também são feitos de aço e não enferrujam. Faça uma ista de objetos que são feitos de aço e escreva ao ado de cada objeto: enferruja e não enferruja. Se você tiver dúvida sobre um meta, faça a prova do ímã. O aço inoxidáve, aém do carbono, tem outros metais, principamente níque e crômio. Quanto maior a quantidade de crômio no aço, mais resistente ao enferrujamento ee é. O aço inoxidáve que tem muito crômio praticamente não enferruja. O crômio não deixa o aço enferrujar porque quando ee entra em contacto com o ar, se iga rapidamente com o oxigênio. CRÔMIOQQQ+QQQOXIGÊNIOQQQ QQQÓXIDO DE CRÔMIO O óxido de crômio é um composto muito duro que gruda fortemente no resto do meta. É como se formasse uma casquinha dura, transparente, em cima do meta, impedindo que o ferro que está no aço seja atacado peo oxigênio ou pea água, não permitindo seu enferrujamento.

3 Mas, não é só a camada de óxido de crômio que protege o aço inoxidáve. Quando se mistura níque e crômio com o ferro, as partícuas desses metais tomam o ugar de agumas partícuas do ferro. Lembre-se de que, no aço sóido, as partícuas de ferro estão formando uma piha bem ordenada. A U L A Lembra-se da piha de aranjas? Quando se mistura crômio e níque ao ferro, é como se misturássemos aranjas de tamanhos parecidos. Essa mistura de partícuas de crômio e níque no aço muda a força que iga as partícuas de ferro. O ferro fica mais resistente. E as partícuas de carbono que também estão misturados no aço? Para onde eas vão? As partícuas de carbono são muito pequenas e por isso ficam nos buraquinhos que se formam entre as partícuas de ferro. É como se misturássemos boinhas de gude na piha de aranjas. As boinhas de gude não vão ficar no ugar das aranjas, porque são muito pequenas. Eas vão ficar nos vãos entre as aranjas. No aço inoxidáve, as partícuas de crômio e níque ocupam o ugar de agumas partícuas de ferro, enquanto as partícuas de carbono ficam nos vãos que se formam entre as partícuas de ferro. As partícuas de ferro são iguais entre si, no tamanho e na massa; as de crômio também são iguais entre si; o mesmo acontece com o carbono. Mas, se compararmos as partícuas dos três eementos, eas terão massas diferentes. Cada substância simpes é formada por partícuas que têm o mesmo tamanho e a mesma massa. Exercício 2 Como seria a densidade de uma substância formada por partícuas grandes e eves? Nós usamos aranjas de tamanhos diferentes e boinhas de gude para expicar como as partícuas de ferro, crômio, níque e carbono formam o aço. Mas as partícuas dessas substâncias são muito pequenas. Tão pequenas que não dá para ver nem com microscópio.

4 A U L A Você já deve ter uma idéia do tamanho dessas partícuas, no cácuo que fizemos do número de partícuas de oxigênio contido num cubinho de um centímetro de ado. Se não está embrado, veja a Aua 16. Dá para ter uma idéia do tamanho dessas partícuas, sabendo que, para contar o número de partícuas que existem num cubinho de carbono de um miímetro de ado, (mais ou menos a pontinha de um ápis), precisaria que a popuação - vehos, crianças, homens, muheres de todos os países - contassem essas partícuas, 8 horas por dia, todos os dias, durante anos. Agora, se o cubinho fosse de ferro, o povo iria precisar contar durante mais ou menos 800 anos para saber o número de partícuas de ferro. As partícuas das substâncias são muito pequenas, mas dá para saber que eas são diferentes no tamanho e na massa. Quando o ferro se iga ao oxigênio, as partícuas de ferro se igam às partícuas de oxigênio para dar óxido de ferro. A mesma coisa acontece com o óxido de crômio. As partícuas de crômio que se igam às partícuas de oxigênio e dão óxido de crômio. Quando se queima o carbono, as partícuas de carbono se igam às partícuas de oxigênio para dar o gás carbônico. O aço, que é vendido para o depósito de sucatas, geramente está todo enferrujado. Não é o aço inoxidáve. Portanto, a quantidade de crômio e de níque nesse aço não é ata. A sucata é coocada num forno e derretida. Quando o aço derrete, a ferrugem derrete junto. Exercício 3 Os pontos de fusão do ferro e dos compostos que formam a ferrugem são parecidos ou muito diferentes? As substâncias que estavam no aço, principamente carbono, crômio e níque, ficam dissovidas no ferro íquido. Agumas substâncias, que não fundem e que também não se dissovem no ferro íquido, ficam boiando em cima do íquido. Essas impurezas são separadas. Para fabricar o aço que tenha propriedades satisfatórias, nós precisamos saber quais são os metais que estão dissovidos no ferro. Uma amostrinha do materia derretido é evada para o aboratório para fazer a anáise. O que fazemos com o resutado da anáise? Anáise mostra exatamente os metais e as quantidades dees que estão dentro do íquido. A anáise dá a composição da mistura, isto é, a porcentagem de cada substância na mistura. Uma vez conhecida a composição do ferro íquido, pode-se acertá-a até se chegar a uma composição satisfatória, coocando-se os metais que estão fatando. Ohando um depósito de sucatas com materiais vehos amontoados, ma dá para acreditar que a sucata é praticamente toda recuperada e transformada outra vez em aço que é iguazinho ao aço novo.

5 Você precisa saber Aço inoxidáve é um tipo de aço que não enferruja. Aém de carbono, contém crômio e níque. A U L A As partícuas de carbono são bem menores que as do ferro. No aço, eas ficam nos vãos, isto é, nos espaços entre as partícuas do ferro, que estão amontoadas como numa piha de aranjas. Partícuas de crômio, de níque e de ferro têm mais ou menos o mesmo tamanho. No aço inoxidáve, agumas partícuas de crômio e de níque ficam no ugar das partícuas de ferro. Óxido é um composto que se forma quando um eemento se iga a oxigênio. O crômio se iga ao oxigênio, dando óxido de crômio. Ferro se iga ao oxigênio, dando óxido de ferro. Nïque se iga ao oxigênio, dando óxido de níque. Carbono se iga ao oxigênio, dando óxido de carbono. Existem dois óxidos de carbono, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono. O monóxido de carbono é o gás tóxico. O dióxido de carbono é também chamado de gás carbônico e não é tóxico. Anaisar uma substância significa descobrir tudo o que existe nessa substância e quanto existe. A maioria dos metais se iga ao oxigênio do ar e forma um óxido. A formação desse óxido normamente é fáci de perceber, porque o meta muda de aspecto. Objetos de cobre e atão também estão cobertos por uma camada escura de óxido de cobre. Só quando são poidos é que ficam brihantes. O poimento tira a camada de óxido. O ouro é uma excessão. Ee não se iga ao oxigênio do ar para formar um óxido. Por isso ee está sempre brihando. Os óxidos de muitos metais são porosos e deixam passar o oxigênio do ar. O meta que está embaixo da camada de óxido também se iga ao oxigênio, formando mais óxido. Assim, a camada de óxido vai engrossando e o meta vai sendo gasto. A ferrugem é porosa e deixa passar oxigênio. No crômio é diferente. Também se forma uma camada de óxido, porque o crômio se iga ao oxigênio do ar. Só que o óxido de crômio não é poroso. O crômio que está debaixo da camada de óxido fica protegido do oxigênio do ar; ee não é atacado. A camada de óxido é muito dura; é difíci de tirar e, assim, protege o meta. Vimos que aguns metais formam óxidos que protegem o resto do meta. Outros metais formam óxidos que deixam passar oxigênio e dessa forma todo o meta acaba se transformando em óxido. Nas auas seguintes você vai ver um outro meta muito importante que também forma um óxido protetor. Vamos pensar mais

6 A U L A Quando se anaisa uma substância, quer-se saber o que se encontra nessa substância e quanto se encontra. A substância pode ser simpes e, neste caso, quer-se saber qua é o eemento que existe nea. Pode ser uma substância composta. Então, quer-se saber quais são os eementos que a compõe. Você já tem uma idéia de como se faz a anáise de uma mistura. Usamos as propriedades das substâncias puras. Na aua 9 você viu que uma vea precisa de oxigênio para queimar e na Aua 10 você viu que ea não queima na presença de nitrogênio. Assim, usando essas propriedades do oxigênio e do nitrogênio, dá para saber se num copo temos oxigênio ou nitrogênio. Na Aua 10 você também viu como se pode eiminar o oxigênio do ar, sobrando só nitrogênio. Assim dá para saber quanto oxigênio e quanto nitrogênio está no ar. Os químicos conhecem as propriedades de muitas e muitas substâncias e dessa forma podem fazer experiências para saber quais são as substâncias puras que estão numa mistura. Você também já sabe fazer a anáise de aguns metais. Você pode medir a densidade de um meta para saber qua é o meta. Num aboratório químico dá para fazer outras experiências para identificar um meta. Agora eu sei O que é aço inoxidáve Que existem vários tipos de aço Porque o aço inoxidáve não enferruja Porque se cooca crômio no aço inoxidáve Como as sucatas de aço são recuperadas O que é composição de uma mistura Vamos exercitar Exercício 4 Cassifique cada afirmação a seguir como verdadeira (V) ou fasa (F): a) ( ) As propriedades do aço dependem da quantidade de carbono dissovido no ferro b) ( ) Pregos e parafusos são feitos de ferro puro c) ( ) Todos os tipos de aço são atraídos peo ímã d) ( ) Aço inoxidáve não tem carbono e) ( ) O crômio não deixa o aço inoxidáve enferrujar f) ( ) Crômio é um meta g) ( ) Óxido de crômio é uma substância simpes h. ( ) O crômio é atraído peo ímã i) ( ) O aço inoxidáve é uma iga j) ( ) Aço recicado é igua ao aço novo Exercício 5 Dê o noms de três eementos químicos presentes no aço inoxidáve.

7 Exercício 6 Qua é o nome da substância formada quando o crômio se iga ao oxigênio? Exercício 7 Qua é o nome do composto formado quando um meta se iga ao oxigênio. A U L A Exercício 8 Sabendo que A = cobre, B = aço inoxidáve e C = crômio, responda: a) Qua dos metais, A, B ou C, não é um eemento químico? Por quê? b) Qua dos metais, A, B ou C, é usado para fabricar fios eétricos? c) Qua dos metais, A, B ou C, é usado para proteger o aço da ferrugem? Exercício 9 Expique por que o crômio não deixa o aço inoxidáve enferrujar. Exercício 10 Cassifique cada afirmação a seguir como verdadeira(v) ou fasa(f): a) As partícuas de ferro têm tamanhos e massas iguais. b) Partícuas de carbono e de ferro são do mesmo tamanho. c) As partícuas menores são sempre mais eves que as partícuas maiores. d) No óxido de crômio, partícuas de crômio estão igadas a partícuas de oxigênio. e) O óxido de crômio protege o aço inoxidáve. Exercício 11 Por que, quando se mistura crômio ao ferro, as partícuas de crômio ocupam o ugar de agumas partícuas de ferro? Exercício 12 Partícuas de carbono podem ocupar o ugar de partícuas de ferro? Por quê? Exercício 13 A seguir, são dadas etapas do processo de transformação da sucata em aço. Ordene essas etapas em seqüência, da inicia para a fina. o aço é anaisado; tira as impurezas que ficam boiando; o aço íquido é resfriado para formar o sóido; a sucata é aquecida até fundir; coocam-se os metais que estão fatando.

8 A U L A Exercício 14 O que é preciso fazer para misturar o crômio ao aço? Exercício 15 Por que é preciso fazer uma anáise do aço derretido? Exercício 16 O que é fazer a anáise de um materia quaquer? Exercício 17 Depois de anaisado, o que se faz com o aço derretido? Exercício 18 O que é preciso fazer para saber a composição de uma mistura? Exercício 19 A seguir são dadas as características de dois tipos de soda: - soda 1 tem 40% de chumbo, 60% de estanho e funde a 180ºC; - soda 2 tem 70% de chumbo, 30% de estanho e funde entre ºC. a) Organize as informações dadas sobre os dois tipos de sodas em uma tabea. b) Qua é a composição da soda 2? c) Qua é a temperatura de fusão da soda 1?