Aula: 14 Temática: Metais de Transição Externa (parte 3) Olá! Nesta aula iremos continuar nos metais de transição, agora falaremos sobre o grupo do vanádio, que contém os elementos Vanádio, Nióbio, Tantálio e o grupo do cromo com seus elementos (cromo, molibdênio e tungstênio). Vamos lá! Grupo do Vanádio Vanádio é um metal macio, dúctil e, apesar de ser bem mais abundante que o cobre, (160 ppm na crosta terrestre), forma poucos minerais. A razão de o vanádio formar tão poucos minerais reside no fato de o íon V 3+ ser geoquimicamente semelhante ao íon Fe 3+, um íon abundante e constituinte de muitos minerais. Assim, o íon V 3+ geralmente substitui o Fe 3+ nos minerais (notavelmente na magnetita) em lugar de formar os seus próprios minerais. O vanádio é um metal de transição mole, dúctil de cor cinzenta e brilhante. Possui alta resistência ao ataque das base, ao ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e ao ácido clorídrico (HCl). Pode ser obtido a partir de diversos minerais, inclusive o petróleo. Também pode ser obtido da recuperação do óxido de vanádio em pó procedente de processos de combustão. Aproximadamente 80% do vanádio produzido são empregados como ferrovanádio ou como aditivo em aço. Possui outras aplicações como: Na produção de aços inoxidáveis para instrumentos cirúrgicos e ferramentas, em aços resistentes à corrosão, misturado com alumínio em ligas de titânio e, também, em motores de reação. Também pode ser utilizado em aços empregados em eixos de rodas, engrenagens e outros componentes críticos. Nos catalisadores na produção de anidrido maleico e ácido sulfúrico. É muito usado o pentóxido de vanádio, V 2 O 5, empregado em cerâmicas.
O vanádio não é encontrado nunca no estado nativo, porém está presente em cerca de 65 minerais diferentes, dentre os quais se destacam a patronita, VS 4, a vanadinita, Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl e a carnotita, K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 3H 2 O. Pode ser encontrado também na bauxita, minérios de ferro, rochas vulcânicas e argilas, assim como em depósitos que contêm carbono, como, no carvão ou óleos crus de petróleo. Sua extração do petróleo pode ser feita quando é aplicado porfirinas O pó metálico é pirofórico e os compostos de vanádio deveriam ser considerados como altamente tóxicos. Sua inalação pode causar câncer de pulmão. O nióbio é um metal cinza brilhante, dúctil, que passa a adquirir uma coloração azulada quando em contado com o ar em temperatura ambiente após um longo período. Suas propriedades químicas são muito semelhantes às do tálio, que está situado no mesmo grupo. O metal começa a oxidar-se com o ar a 200 ºC e seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3 e +5. O nióbio apresenta numerosas aplicações, e é usado em alguns aços inoxidáveis e em outras ligas de metais não ferrosos. Estas ligas, devido à resistência, são geralmente usadas para a fabricação de tubos transportadores de água e petróleo a longas distâncias. Aplicações: Usado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons termais. Usado em soldas elétricas. Devido à sua coloração é utilizado, geralmente na forma de liga metálica, para a produção de jóias, como os piercings.
Esse elemento nunca foi encontrado livre na natureza. É encontrado em minerais tais como niobita (columbita) (Fe, Mn)(Nb, Ta) 2 O 6, niobita-tantalita [(Fe, Mn)(Ta, Nb) 2 O 6 ], pirocloro (NaCaNb 2 O 6 F), e euxenita [(Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 ]. Minerais que contêm nióbio geralmente contêm também o tálio. Compostos que contêm nióbio raramente são encontrados pelas pessoas, pois possui uma alta toxicidade. Seu pó metálico irrita os olhos e a pele, e pode apresentar riscos de entrar em combustão. Para o nióbio não se conhece nenhum papel biológico. O tálio (Ta) é encontrado juntamente com o nióbio nos minérios columbita tantalita: (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6. É extraído por dissolução em ácido fluorídrico, que separa os fluoretos de nióbio e tântalo para dar K 2 TaF 7 que é reduzido com sódio. Grupo do Cromo O cromo é um metal de transição frágil, duro, de coloração cinza, semelhante ao aço e resistente à corrosão. Também é possível obter-se compostos nos quais o cromo apresenta estados de oxidação mais baixos, porém são bastantes raros. Veja algumas de suas aplicações: É empregado principalmente na metalurgica para aumentar a resistência à corrosão e dar um acabamento brilhante. No aço inoxidável, por exemplo, apresenta aproximadamente 8% de cromo. Em processos de cromagem, ou seja, ao depositar sobre uma peça uma capa protetora de cromo por meio da eletrodeposição. Também é utilizado em anodizado de alumínio. Seus cromatos e óxidos são empregados em corantes e pinturas. Em geral, seus sais são empregados devido às suas cores variadas, como mordentes.
O dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ) é um reativo químico usado para a limpeza de materiais de vidro de laboratório e em análises volumétricas. Nem o ácido crômico nem o dicrômico, são encontrados na natureza, mas seus ânions são encontrados numa ampla variedade de compostos. O trióxido de cromo, CrO 3, que deveria ser o anidrido do ácido crômico, é vendido comercialmente como "ácido crômico". O dicromato de amônio, (NH 3 )Cr 2 O 7 é o principal material que é expelido dos vulcões em erupção. Até o presente momento não foi encontrada nenhuma metaloproteína com atividade biológica que contenha cromo, e por isso não se pode explicar como atua. Por outro lado, os compostos de cromo no estado de oxidação +6 são muito oxidantes e são cancerígenos. A obtenção do cromo ocorre a partir da cromita (FeCr 2 O 4 ), por meio do aquecimento na presença de alumínio ou silício mediante um processo de redução. Em 2000 foram produzidos aproximadamente quinze milhões de toneladas de cromita, no qual a maior parte é empregada para uso em ligas metálicas (cerca de 70%) como para a obtenção do ferrocromo que é uma liga metálica de cromo e ferro, com um pouco de carbono. Outra parte (aproximadamente 15%) se emprega diretamente como material refratário e, o restante, na indústria química para a obtenção de diferentes compostos de cromo. Geralmente, não se considera o cromo metálico e os compostos de cromo III como riscos à saúde. Trata-se de um elemento essencial para o ser humano, porém, em altas concentrações, é tóxico. Porém, alguns compostos de cromo como o VI, são tóxicos quando ingeridos, e, em pequenas doses, pode ser letal. Em níveis não letais, o cromo VI é carcinógeno. A maioria dos compostos de cromo VI pode irritar os olhos, pele e as mucosas. O molibdênio é um metal puro, de coloração prateada e muito duro; além disso, possui um dos pontos de fusão mais altos entre todos os elementos puros. Em pequenas quantidades, é aplicado em diversas ligas metálicas de aço para endurecê-lo e torná-lo resistente à corrosão.
Aplicações: O molibdênio pode ser utilizado como catalisador na indústria petroquímica, sendo útil para a eliminação do enxofre; O 99 Mo é empregado na indústria de isótopos nucleares. É encontrado em diversos pigmentos (com coloração alaranjada) para pinturas, tintas, plásticos e compostos de borracha. O molibdênio é empregado em algumas aplicações eletrônicas, como nas telas de projeção do tipo TFT. A principal fonte de molibdênio é o mineral molibdenita (MS 2 ), pode ser também encontrado em outros minerais, como na wulfenita (PbMoO 4 ) e na powellita (CaMoO 4 ). O molibdênio é obtido da mineração de seus minerais e como subproduto da mineração do cobre presente nos minérios entre 0,01 e 0,5%. É o único elemento da segunda série de transição cuja essencialidade é reconhecida. Esse elemento pode ser encontrado na natureza na razão de partes por milhão (ppm), numa quantidade importante na água do mar na forma de molibdatos (MoO 2-4 ), no qual os seres vivos podem absorvê-lo facilmente A deficiência de molibdênio no organismo pode produzir graves problemas, porém é encontrado em todos os alimentos, o que torna essa deficiência muito rara. O tungstênio é um metal escasso na crosta terrestre, encontrado em forma de óxido e de sais em certos minérios tais como wolframita e scheelita, entre outros. Em relação a sua morfologia, apresenta-se em cor branca acinzentada, brilhante, é muito duro, denso e possui um alto ponto de fusão. Esse elemento apresenta o mais elevado ponto de ebulição (5657 C), a menor pressão de vapor e a mais elevada resistência à tensão em temperaturas acima de 1650 C, dentre todos os outros metais. Sua resistência à corrosão é excelente e somente é atacado ligeiramente pela maioria dos ácidos minerais diluídos. O tungstênio, quando exposto ao ar, forma na sua superfície um óxido
protetor, que pode ser oxidado em alta temperatura. Quando adicionado em pequenas quantidades ao aço eleva consideravelmente a sua dureza. Possui uma enorme gama de utilidades e é largamente utilizado na forma de carbonetos (W 2 C, WC). Devido à elevada dureza, são usados para revestir brocas de perfuração de solos que são utilizados na mineração, indústria petrolífera e indústrias de construção. O tungstênio também é extensivamente usado em filamentos de lâmpadas incandescentes, válvulas eletrônicas e, como eletrodos, pois, por apresentar um ponto de fusão muito elevado, pode ser transformado em fios muito finos. Veja outros usos desse elemento: Apropriado para aplicações aeroespaciais, em válvulas de propulsores de mísseis e aeronaves. Por ser resistente a altas temperaturas, é usado também em calefação, indústrias de fundição e nuclear. As propriedades dureza e densidade tornam este metal ideal para a fabricação de ligas de metais pesados que são usados em armamentos, dissipadores de calor e em aplicações de alta densidade tais como pesos e contrapesos. Superligas contendo este metal são aplicadas em lâminas de turbinas, ferramentas de aço e como revestimentos de peças que exigem alta resistência. Terminamos mais uma aula referente aos metais de transição, na qual falamos sobre o grupo do cromo e vanádio. Não esqueça de enviar suas dúvidas para no ambiente virtual de aprendizagem. Se for necessário, entre em contato com a tutoria. Até a próxima aula!