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1Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Capítulo 23Capítulo 23Metais e metalurgiaMetais e metalurgia
Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR
2Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Minerais
• Minério: depósito que contém metal suficiente para ser extraído economicamente.
• A maioria dos metais é encontrada em minerais.• Os nomes dos minerais normalmente são baseados na localização
de sua descoberta• A outros minerais são dados os nomes de suas cores: malaquita
vem do grego malache (o nome da árvore com folhas muito verdes).
• Os minérios mais importantes são óxidos, sulfetos e carbonatos.
Ocorrência e distribuição Ocorrência e distribuição dos metaisdos metais
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Ocorrência e distribuição Ocorrência e distribuição dos metaisdos metais
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4Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
• Pirometalurgia: uso de altas temperaturas para a obtenção do metal livre.
• Diversas etapas são empregadas: – Calcinação é o aquecimento do minério para provocar a
decomposição e a eliminação de um produto volátil:
PbCO3(s) PbO(s) + CO2(g)
– Ustulação é o aquecimento que provoca reações químicas entre o minério e a atmosfera da fornalha:
PirometalurgiaPirometalurgia
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2ZnS(s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2(g)
2MoS2(s) + 7O2(g) 2MoO3(s) + 4SO2(g)– Fusão de minérios é um processo de derretimento que faz com
que os materiais se separem em duas ou mais camadas.– A escória consiste principalmente em silicatos derretidos junto
com aluminatos, fosfatos, fluoretos e outros materiais inorgânicos.
– O refino é o processo durante o qual um metal bruto, impuro é convertido em um metal puro.
PirometalurgiaPirometalurgia
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Pirometalurgia do FerroPirometalurgia do Ferro
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Pirometalurgia: Formação do Pirometalurgia: Formação do AÇOAÇO
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Hidrometlurgia
• Hidrometalurgia é a extração de metais de minérios com a utilização de água.
• Lixívia é a dissolução seletiva do mineral desejado.• Os agentes típicos da lixívia são ácidos diluídos, bases, sais e,
algumas vezes, água.• O ouro pode ser extraído de minério de baixo grau através de
cianização:
HidrometalurgiaHidrometalurgia
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Hidrometalurgia
– O NaCN é borrifado sobre o minério triturado e o ouro é oxidado:
4Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + 2H2O(l) 4Au(CN)2-(aq) + 4OH-(aq)
– O ouro é então obtido através de redução:
2Au(CN)2-(aq) + Zn(s) Zn(CN)4
2-(aq) + 2Au(s)
HidrometalurgiaHidrometalurgia
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EletrometalurgiaEletrometalurgia
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•Eletrometalurgia é o processo de obtenção de metais através de eletrólise.•Dois materiais de partida diferentes: sal derretido ou solução aquosa.
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Eletrometalurgia do SódioEletrometalurgia do Sódio
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Eletrometalurgia do AlúmínioEletrometalurgia do Alúmínio
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Eletrometalurgia do AlumínioEletrometalurgia do Alumínio
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Eletrorrefinamento do CobreEletrorrefinamento do Cobre
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Propriedades físicas dos metais
• Importantes propriedades físicas dos metais puros: maleáveis, dúcteis, bons condutores e frios ao tato.
• A maioria dos metais é sólido com empacotamento denso dos seus átomos.
• No Cu, cada átomo está rodeado por 12 vizinhos.• Não existem elétrons suficientes para que os átomos metálicos
estejam ligados covalentemente entre si.
Ligação metálicaLigação metálica
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Modelo de mar de elétrons para a ligação metálica
Ligação metálicaLigação metálica
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Ligação metálicaLigação metálica
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Modelo do orbital molecular para os metais
Ligação metálicaLigação metálica
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• As ligas têm mais de um elemento com características de metais.• Os metais puros e as ligas têm propriedades físicas diferentes.• Na indústria joalheira, usa-se uma liga de ouro e cobre (a liga é
mais resistente do que o ouro macio).• As soluções de ligas são misturas homogêneas.• Ligas heterogêneas: os componentes não estão dispersos
uniformemente (por exemplo, aço de perlita tem duas fases: Fe quase puro e cementita, Fe3C).
LigasLigas
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LigasLigas
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LigasLigas
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Propriedades físicas• As tendências atômicas tendem a ser regulares para os metais de
transição.
Metais de transiçãoMetais de transição
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Metais de transiçãoMetais de transição
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24Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Configurações eletrônicas e estados de oxidação
Metais de transiçãoMetais de transição
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Magnetismo
• O magnetismo fornece informações importantes sobre a ligação.• Existem três tipos de comportamento magnético (mostrados aqui
em ordem):– Diamagnético (nenhum átomo ou íon com momentos
magnéticos).– Paramagnético (momentos magnéticos não alinhados fora de
um campo magnético).– Ferromagnético (centros magnéticos acoplados alinhados em
um sentido comum).
Metais de transiçãoMetais de transição
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Magnetismo
• O spin do elétron gera um campo magnético com um momento magnético.
• Quando dois spins são contrários, os campos magnéticos se cancelam (diamagnético).– As substâncias diamagnéticas são fracamente repelidas por
campos magnéticos externos.• Quando os spins estão desemparelhados, os campos magnéticos
não se cancelam (paramagnético).
Metais de transiçãoMetais de transição
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Magnetismo• Geralmente, os elétrons desemparelhados em um sólido não são
influenciados por elétrons desemparelhados adjacentes. Isto é, os momentos magnéticos são aleatoriamente orientados.
• Quando materiais paramagnéticos são colocados em um campo magnético, os elétrons ficam alinhados.
• Ferromagnetismo é um caso especial de paramagnetismo onde os momentos magnéticos estão permanentemente alinhados (por exemplo, Fe, Co e Ni)
• Os óxidos ferromagnéticos são usados em gravação de fita magnética (por exemplo, CrO2 e Fe3O4).
Metais de transiçãoMetais de transição
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Cromo
A química de alguns A química de alguns metais de transiçãometais de transição
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29Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Ferro
A química de alguns A química de alguns metais de transiçãometais de transição
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30Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Cobre
A química de alguns A química de alguns metais de transiçãometais de transição
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31Capítulo 23© 2005 by Pearson Education
Referências BibliográficasReferências Bibliográficas
Fernando Brandão 17001/ André Turrioni 16990 - EPR
Química a ciência central 9ª edição – Brown, LeMay, Química a ciência central 9ª edição – Brown, LeMay, BurstenBursten