ATPS Quimica Etapa 1

Definição:

• O alumínio é um elemento químico de símbolo AI, é um metal branco, leve e maleável, o mais empregado após do ferro, possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando exposto à atrito. O alumínio começou a ser produzido comercialmente há cerca de 150 anos, e os maiores produtores são o Estados Unidos e o Canadá. A reciclagem do alumínio envolve mais de 2.000 empresas, além de gerarem empregos para as classes mais baixas.

• O alumínio, apesar de ser o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, é o metal mais jovem usado em escala industrial. Mesmo utilizado milênios antes de Cristo, o alumínio começou a ser produzido comercialmente há cerca de 150 anos. Sua produção atual supera a soma de todos os outros metais não ferrosos. Esses dados já mostram a importância do alumínio para a nossa sociedade. Antes de ser descoberto como metal isolado, o alumínio acompanhou a evolução das civilizações. Sua cronologia mostra que, mesmo nas civilizações mais antigas, o metal dava um tom de modernidade e sofisticação aos mais diferentes artefatos.

• O minério de alumínio predominante é a bauxita, a qual é constituída essencialmente de um óxido hidratado – Al2 O3 H2O – contando ainda óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e pequenas quantidades de outros compostos. Nos minérios utilizados na produção de alumínio, o teor de Al2 O3 varia de 40 a 60% (CHIAVERINI, 1986).

• Descoberto em 1825, o alumínio é produzido em quantidades maiores que qualquer outro metal não ferroso utilizado na indústria. Embora seja abundante na crosta terrestre, não é fácil extraí-lo, pois ocorre na forma de compostos (substância formada por dois ou mais elementos químicos). Prateado, o alumínio é resistente e leve, pouco suscetível à corrosão e amplamente reciclável. Dos seus compostos, o óxido (coridon) é o mais duro dos metais depois do diamante (MOHS), o sulfato é utilizado nas indústrias de papel e o cloreto é importante catalisador em química orgânica e na fabricação de óleos lubrificantes.

• A têmpera, na hora da fabricação, é um fator primordial da qualidade das peças. É de difícil soldagem, quando se consegue soldar, perde 50% de suas propriedades mecânicas, pois destempera. Para superar esse inconveniente surgiram no mercado colas sintéticas especiais, mas que perdem a resistência a temperaturas elevadas e que não têm boa coesão na tração (BAUER, 2005).

• O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma densidade relativamente baixa (2,7 g/cm³, em comparação com uma densidade de 7,9 g/cm³ para o aço), condutividade elétrica e térmica elevadas e uma resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, incluindo a atmosfera ambiente. Muitas dessas ligas são conformadas com facilidade em virtude das suas elevadas ductilidades; isso fica evidente em virtude das finas folhas de papel alumínio nas quais o material relativamente puro pode ser laminado. Uma vez que o alumínio possui estrutura cristalina cúbica de face centrada - CFC, sua ductilidade é mantida até mesmo em temperaturas reduzidas. A principal limitação do alumínio está na sua baixa temperatura de fusão (600 ºC), o que restringe a temperatura máxima em que o alumínio pode ser utilizado (CALLISTER, 2002).

• Hoje, os Estados Unidos e o Canadá são os maiores produtores mundiais de alumínio. Entretanto, nenhum deles possui jazidas de bauxita em seu território, dependendo exclusivamente da importação. O Brasil tem a terceira maior reserva do minério no mundo, localizada na região amazônica, perdendo apenas para Austrália e Guiné. Além da Amazônia, o alumínio pode ser encontrado no sudeste do Brasil, na região de Poços de Caldas (MG) e Cataguases (MG). A bauxita é o minério mais importante para a produção de alumínio, contendo de 35% a 55% de óxido de alumínio (CHIAVERINI, 1986).

PROPRIEDADE INTENSIVAS E EXTENSIVAS DO ALUMINIO

As propriedades intensivas são propriedades físicas que não dependem da extensão do sistema, isto é, são independentes do tamanho ou da quantidade de matéria de um dado sistema. Já as propriedades extensivas, tal como o nome indica, dependem da extensão do sistema, isto é, variam de forma proporcional com o tamanho ou a quantidade de matéria existente num dado sistema.

A seguir são apresentados alguns exemplos de propriedades intensivas e extensivas, com os respectivos símbolos e unidades SI entre parênteses:

• Propriedades intensivas: temperatura (T em K), pressão (p em Pa), massa volúmica (ρ em kg m-3), ponto de fusão (T em K), ponto de ebulição (T em K).

• Propriedades extensivas: massa (m em kg), volume (V em m3), quantidade de substância (n em mol), energia interna (U em J), entalpia (H em J), entropia (S em J/K), capacidade calorífica (Cp ou CV em J/K), energia de Gibbs (G em J).

Propriedades físicas e químicas:

Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de oito por cento em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.

O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor, e ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.

• Limite de Resistência a Tração

É a máxima tensão que o material resiste antes de haver sua ruptura. Calcula-se dividindo a carga máxima (em quilogramas) aplicada durante o ensaio, pela seção transversal em milímetros quadrados do corpo-de-prova. Para o alumínio puro recozido, essa razão é de aproximadamente 48 MPa (4,9 kg/mm2). O valor aumenta em função da liga, do trabalho a frio e