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Resumos da matéria leccionada nas aulas de Química 12º ano. 1.1 – Metais e ligas metálicas . Na actualidade as propriedades características dos metais transformaram-nos em companheiros… . O predomínio da utilização dos metais pelo homem apenas teve inicio quando o fogo se associou a ele… . Os metais a serem utilizados pelo homem primeiramente foram aqueles que podemos encontrar na natureza: cobre, ouro e prata…
Nota: O aço é constituído por ferro + carbono. Os nºs quânticos: N – nº quântico principal (energia, tamanho da orbital): valores inteiros L – nº quântico azimutal/secundário: n-1 ML – nº quântico magnético: -l;…;0;…;+l NS – nº quântico de spin: Elemento de transição – é um elemento cujo átomo tem 1 orbital D incompleta ou que pode originar catiões com orbitais D incompletas (informação relativa à página 17) Energia de ionização – é a energia mínima necessária para injectar uma mole de electrões de uma mole de átomos neutros no estado gasoso e fundamental de forma a originar iões positivos. Os metais apresentam valores baixos de energia de ionização e os não metais apresentam valores mais elevados. Afinidade electrónica – é a energia necessária para retirar o electrão de um ião mono negativo. Os elementos metálicos apresentam baixas afinidades electrónicas; não têm tendência a captar electrões. Os elementos não metálicos pelo contrário são mais estáveis na forma de anião. Os elementos metálicos apresentam baixa energia de ionização, e os elementos não-metálicos apresentavam elevada afinidade electrónica. Energia da afinidade electrónica – uma definição equivalente mais comum é a energia libertada quando um electrão se liga a um átomo ou molécula na fase gasosa.
Algumas aplicações dos metais no presente e no futuro próximo Actualmente os metais e as ligas metálicas continua a ter um papel fundamental na sociedade humana. São inúmeras as construções que hoje em dia continuam a ser feitas em metal. Para além disso devido à evolução tecnológicas hoje em dia e cada vez mais tentam-se criar novas ligas metálicas a fim de dar resposta a novas necessidades, tentando desta forma aumentar a qualidade e durabilidade. Mantendo na mesma a sua resistência e características principais. Tal como no tempo das primeiras utilizações dos metais, o ouro e a prata continuam a ser usados como adornos, acrescentando-se a estes elementos um sem número de outros metais e ligas metálicas. Num futuro próximo, prevê-se que o aço continue a ser a liga metálica mais utilizada pelo homem para os mais diversos fins, devido ao seu baixo custo de produção e à possibilidade de adaptar as propriedades da liga por adição de outros metais à liga em proporções bem definidas. Metais: matérias-primas não renováveis Os minérios de onde são retirados os metais, não são renováveis, sendo por isso, limitados. Por outro lado, a exploração mineira tem um impacto ambiental significativo que vai desde as alterações na biosfera (com destruição de ecossistemas) até às emissões poluentes, prejudiciais ao ser humano. Sendo assim e uma vez que estamos perante uma utilização crescente dos metais, tornou-se muito importante a implementação de técnicas de aproveitamento dos metais. Tal como já acontecia com o aço durante o império Romano. Agora na actualidade surge o alumínio como principal metal reciclado. O alumínio é um metal com inúmeras aplicações devido às suas propriedades de não-toxicidade, baixa densidade e elevada condutividade térmica. Para além disso acresce o facto de o seu ponto de fusão ser relativamente baixo (), sendo desta forma a sua reciclagem bastante simples. 1.1.2 - Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos Elementos Todos os metais utilizados pelo homem são substâncias elementares com algumas propriedades comuns, sendo as ligas metálicas misturas homogéneas desses mesmos metais.
Nota: os elementos metálicos são agrupados em famílias de metais com propriedades físicas e químicas semelhantes, tal como podemos observar na figura acima apresentada. (relativo à página 15 e 16 é preciso realizar uma tabela onde se recolha todos os dados relativos aos diferentes grupos inserindo-os e organizando-os sequencialmente) Em consequência da organização da tabela em períodos e grupos, a tabela periódica apresenta uma forma característica em que se destacam quatro conjuntos de elementos, designados por blocos:
A ligação metálica é o resultado da interacção entre os catiões metálicos da rede cristalina tridimensional e os seus electrões deslocalizados. Propriedades características das substâncias metálicas: A ductilidade é uma característica dos materiais que podem ser estirados e reduzidos a fios sem se partirem. Extrusão – o metal é aquecido e forçado a passar por um orifício com a forma que se pretende obter na peça final. Esta técnica permite a produção de peças longas, como perfis de alumínio ou de aço, tubos e fios de cobre. A maleabilidade é a característica dos matérias que podem ser deformados e convertidos em lâminas por aplicação de um força de pressão sem se partirem. Esta propriedade permite a obtenção de objectos metálicos com formas não-lineares e de produtos metálicos pouco espessos, como a folha de alumínio. Ligas metálicas
Uma liga metálica é uma solução de um metal com um ou mais alimentos, metálicos ou não-metálicos, obtida a partir da mistura dos componentes fundidos e posteriormente arrefecidos. Na maioria das ligas metálicas utilizadas hoje em dia predominam os elementos do bloco d da tabela periódica: ferro, cobre, níquel, zinco, mercúrio, prata, ouro, crómio e tungsténio. São também de destacar o alumínio, o chumbo e o estanho. De entre os elementos não-metálicos destacam-se: o carbono e o fósforo e dos metalóides tem particular importância: o boro, o silício e o antimónio. Ao forma-se uma liga metálica, os átomos dos elementos minoritários podem integrar-se na rede cristalina de duas formas:
Nota: um quilate, 1K, é o toque de uma liga em que 1/24 da sua massa é ouro
O ouro de lei, também denominado de ouro português, é a designação comum de 19,2 K. Neste caso, a liga contém 80,0%(m/m) de ouro e os restantes 20,0%(m/m) de outros metais. As cores do ouro
Ligas com memória de forma Trata-se de um determinado conjunto de ligas que tendo sofrido uma deformação a frio recuperavam a sua forma original ao serem aquecidas. Fazem parte deste tipo de ligas as seguinte: . Cobre-alumínio, . Cobre-estanho; . Cobre-manganês; . Níquel-titânio. A importância do meio nas reacções de oxidação-redução Tal como é de conhecimento geral o ferro ou o aço são mais rapidamente corroídos quando se encontram em xonas costeiras em que o ambiente é mais húmido e apresenta elevado teor de ião cloreto. A formação de ferrugem é um processo electroquímico em que ocorre a oxidação do ferro com a redução simultânea do oxigénio atmosférico na presença de água. As reacções de oxidação do ferro em meio ácido são mais rápidas do que em meio básico. As pilhas como fonte de energia
. Pólo negativo – ânodo (no caso da pilha de Daniell é o eléctrodo de zinco) . Pólo positivo – cátodo (no caso da pilha de Daniell é o eléctrodo de cobre) No circuito exterior à pilha, os electrões vão deslocar-se do ânodo para o cátodo. No circuito interior da pilha, os iões negativos, aniões, deslocam-se para o ânodo e os iões positivos, catiões, deslocam-se para o cátodo. O valor máximo de diferença de potencial entre os eléctrodos de uma célula galvânica é designado por potencial da célula ou força electromotriz. Condições-padrão para a medição do potencial-padrão da célula são: . Sólidos puros; . Soluções com a concentração de 1,0 mol dm-3; . Gases puros om a pressão parcial de Quanto mais elevado é o potencial-padrão de redução de determinado par conjugado oxidante-redutor, mais forte é o oxidante e mais fraco é o redutor. Quanto mais baixo é o potencial-padrão de redução de determinado par conjugado oxidante-redutor, mais fraco é o oxidante e mais forte é o redutor. Quando se pretende construir uma pilha com um determinado potencial-padrão, este terá de ser igual à diferença entre os potenciais-padrão dos eléctrodos escolhidos, uma vez que estão relacionados pela equação.
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