ATPS QUMICA

Etapa 3 – Aula tema: O modelo de ligações metálicas.

Esta atividade é importante para que você possa reconhecer a importância dos minérios para a extração de diversos tipos de metais; compreender como as transformações químicas são importantes para a obtenção dos materiais; entender a importância das ligações metálicas no sistema produtivo.

Passo1:

Leia o PLT (p.99 a 104) e responda as questões abaixo:

Descreva cinco características dos metais.

Brilho: os objetos metálicos, quando polidos, apresentam um brilho característico dos metais, por causa dos elétrons livres localizados na superfície dos metais que absorvem e irradiam a luz.

Maleabilidade: essa é a capacidade que os metais têm de produzir lâminas e chapas muito finas.

Ductibilidade: Se aplicarmos uma pressão adequada em regiões específicas na superfície de um metal, esse pode se transformar em fios e lâminas, devido o deslizamento provocado nas camadas de átomos.

Condutibilidade: os metais são ótimos condutores de corrente elétrica e de calor. Os fios de transmissão elétrica são feitos de alumínio ou cobre, assim como as panelas que usamos para cozinhar alimentos. Os metais possuem a capacidade de conduzir calor de 10 a 100 vezes mais rápido do que outras substâncias.

Ponto de fusão e ebulição elevado: o metal Tungstênio se funde (derrete) à temperatura de 3.410°C e entra em ebulição em 4.700°C.

Explique como ocorre a ligação metálica.

Os metais apresentam baixa energia de ionização e alta eletropositividade, ou seja, grande facilidade em perder elétrons da camada de valência. Assim, na ligação metálica, os átomos perdem elétrons dessa, formando cátions. Forma-se uma quantidade muito grande de cátions envolvidos por uma quantidade enorme de elétrons livres. Dizemos que os cátions estão envolvidos por um "mar de elétrons". A ligação metálica ocorre pela atração elétrica entre os cátions (íons positivos) e os elétrons livres. Esta atração é muito intensa, o que garante o estado sólido dos metais nas condições ambiente, exceto no caso do mercúrio, o único metal líquido.

Defina o que é uma liga metálica e cite o nome e a composição de três ligas metálicas importantes para a indústria.

As ligas metálicas nada mais são do que a união de dois ou mais metais, podendo até apresentar semi-metais e não-metais, mas sempre com predominância dos elementos metálicos.

Aço: Fe (98,5%), C (0,5 a 1,7%) e traços de Si, S e P.

Latão: Cu (67%) e Zn (33%)

Aço inoxidável: Aço (74%), Cr (18%) e Ni (8%)

Almagama Odontológica: Hg (43,1%), Ag (29,9%), Sn (7,33%), Cu (4,55%) e Zn (0,39%)

Ouro 18 quilates: Au (75%), Ag (13%) e Cu (12%)

Passo 2:

Leia o texto: “A obtenção do ferro e a produção do aço”

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro

Assista o vídeo: “Funcionamento do alto forno e a obtenção do ferro gusa”

http://www.youtube.com/watch?v=Mp8nsPLXqOg

Reúna com a sua equipe e elabore um texto de uma página que deve conter:

Como é produzido o ferro, mencionando os minerais que são usados nessa extração.

Importância do calcário para a produção de ferro.

Gasto de energia (uso do carvão como combustível) para produzir 1 quilo de ferro.

O Ferro é o metal de transição mais abundante da crosta terrestre. Também é abundante no Universo, tendo-se encontrados meteoritos que contêm este elemento. O ferro é encontrado em numerosos minerais, destacando-se: A hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4), a limonita (FeO(OH)), a siderita (FeCO3), a pirita (FeS2) e a ilmenita (FeTiO3). Pode-se obter o ferro a partir dos óxidos com maior ou menor teor de impurezas. Muitos dos minerais de ferro são óxidos. A redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em um forno denominado alto-forno ou forno alto. Nele são adicionados os minerais de ferro, em presença de coque, e carbonato de cálcio, CaCO3, que atua como escorificante. No processo de obtenção, geralmente é usada a hematita, que apresenta ponto de fusão de 1560 °C. Para que essa temperatura seja diminuída, é adicionado o carbonato de cálcio (CaCO3). Além de promover a redução do ponto de fusão da hematita, ele atua reagindo com impurezas presentes, como o dióxido de silício (SiO2), formando o metassilicato de cálcio (CaSiO3), conhecido como escória. O coque (carbono amorfo, com mais de 90% de pureza) é usado para promover a redução da hematita, transformando o Fe3+ em Fe(s). Inicialmente, o coque, em presença de excesso de O2 fornecido pelo ar, reage produzindo CO2. O dióxido de carbono assim produzido, e também o proveniente do carbonato de cálcio, reagem com o coque que é constantemente adicionado ao alto-forno, produzindo CO. Este, por fim, será o responsável por reagir com o Fe2O3, produzindo Fe(s) e CO2 O processo de oxidação do coque com oxigênio libera energia. Na parte inferior do alto-forno a temperatura pode alcançar 1900 °C. Para a redução dos minerais, inicialmente, os óxidos de ferro são reduzidos na parte superior do alto-forno, parcial ou totalmente, com o monóxido de carbono, já produzindo ferro metálico. Exemplo: redução da magnetita:

Fe3O4 + 3CO → 3FeO + 3CO2

FeO + CO → Fe + CO2

Posteriormente, na parte inferior do alto-forno, onde a temperatura é mais elevada, ocorre a maior parte da redução dos óxidos com o coque (carbono):

Fe3O4 + C → 3FeO + CO

O carbonato de cálcio se decompõe:

CaCO3 → CaO + CO2

E o dióxido de carbono é reduzido com o coque a monóxido de carbono, como visto acima. Na parte mais inferior do alto-forno ocorre a carburação:

3Fe