Esta aula finaliza os nossos estudos relacionados aos metais de transição externa, e falaremos sobre o grupo do níquel, cobre e Zinco. Boa aula!

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1 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.

2 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 (Cu 2 O) 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.

3 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.

4 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) + 4HNO 3 (aq) Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2 NO 2 (g) Reação B (Reação de Substituição) Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NaOH (aq) Cu(OH) 2 (s) + 2 NaNO 3 (aq) Reação C (Reação de Decomposição) Cu(OH) 2 (s) CuO (s) + H 2 O (l) (por aquecimento) Reação D (Reação de Substituição) CuO (s) + H 2 SO 4 (aq) CuSO 4 (aq) + H 2 O (l) Reação E (Reação de Oxidação-Redução) CuSO 4 (aq) + Zn (s) Cu (s) + Zn SO 4 (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.

5 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 198 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.

6 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).

7 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!