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METAIS, AMBIENTE E VIDA

Química 12 – Marília Peres

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Propriedades de alguns Metais

Marília Peres

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Distribuição dos Metais na Terra

Os metais ocupam cerca de 25% da crusta terrestre O alumínio é o mais abundante Metais alcalinos e alcalino-terrosos são cerca de 1% Apenas o Ni, Cu, Ag, Au, Pd, Pt se encontram na sua

forma nativa Metais nobres

A maior parte dos metais encontram-se nos minerais natural, sólidos cristalinos homogéneos

Marília Peres

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Metalurgia

MetalurgiaMetalurgia – é a a ciência e a Tecnologia da separação dos metais a partir dos seus minérios e separação dos metais a partir dos seus minérios e do fabrico das ligas metálicas.

O mineral tem de ser extraído do seu meio por processos físicos

Marília Peres

A metalurgia extractiva é o conjuntos de processos químicos que permite separa o metal do mineral

A refinação permite purificar o metal

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Mina em Exploração5

Marília Peres Fonte: Porto Editora

À superfície

Mina em Exploração

Em minas subterrâneas

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Fonte: Porto Editora

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Depois de moído o minério contendo metais é separado da ganga(outros minerais, argila, areia, etc...) por flutuação em tanques com

Mina em Exploração7

( , g , , ) p ç qágua, gordura e detergente, agitando-se. O minério flutua e a gangadeposita-se.

Fonte: Porto Editora

Mina em Exploração - Separação8

• Granulométrica (peneiração, ...)

• Gravítica (diferenças de densidades)

• Lixiviação (tratamentos com ácidos e bases)

• Flutuação (adesão das partículas a água com óleo e detergente)

Marília Peres

g )

• Magnética

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Depois de removido a ganga, procede-se à obtenção do metal

Redução9

à obtenção do metal

Por vezes é necessário proceder a tratamentos preliminares:Ustulação (liberta SOx)

ex: 2ZnS (s) + 3O2 (g) 2ZnO (s) +2SO2 (g)

C l i ã

Marília Peres

Calcinação (liberta CO2)

ex: CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

Os óxidos metálicos são posteriormente reduzidos por redução química (geralmente carbono)

Extracção por Redução10

O minério contendo os iões do metal a reduzir é posto a reagircom uma substância mais oxidável (menor potencial deredução). Embora possa ser outro metal, normalmente utiliza-seo hidrónio e o carvão (carbono) e o monóxido de carbono.

Marília Peres

O minério contendo os iões do metal a reduzir é posto a reagircom uma substância com maior potencial de redução. Nestecaso como a reacção não é espontânea, é necessário fornecerenergia eléctrica (célula electrolítica)

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Extracção por Redução11

Poder redutor / Facilidade de oxidação

Metais situados à esquerda do hidrogénio, H, não são oxidados pelos ácidos, e podem ser extraídos por

Pt Au Ag Cu H Pb Sn Fe Zn C Al Mg Ca Na K

Metais situados entre o hidrogénio, H, e o carbono, C, são oxidados pelos ácidos, não são reduzidos pelo hidrogénio e podem ser extraídos

Metais situados à direita do carbono, C, são facilmente oxidáveis, por isso a sua redução química não é economicamente extraídos por

aquecimento do óxido ou do sulfureto com hidrogénio.

Marília Peres

e podem ser extraídos por aquecimento do óxido ou do sulfureto com carbono ou monóxido de carbono.

economicamente favorável. Deve ser feita uma redução electrolítica.

Célula Voltaica vsvs Célula electrolítica12

Fonte: Porto Editora

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Electrólise da Água13

Semi-reacção de Oxidação (no ânodo):2 H2O(l) O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e ; E0 = 1,23 V

Semi-reacção de Redução (no cátodo):

2 H2O(l) + 2 e H2(g) + 2 OH(aq); E0 = 0,83 V

Marília Peres

Equação Global:2 H2O (l) 2 H2(g) + O2(g)

Fonte: Texto Editora

Electrólise do Cloreto de Sódio14 ELECTRÓLISE ELECTRÓLISE DE DE NaCNaC (()) ELECTRÓLISE DE ELECTRÓLISE DE NaCNaC ((aqaq))

Oxidação (no ânodo):

C() ½ C2(g) + 1 e ; E0 = 1,36 VRedução (no cátodo):

Oxidação (no ânodo):2 H2O() O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e; E0 = 1,23 V ou

C(aq) ½ C2(g) + 1 e ; E0 = 1,36 Vd ( d )

Marília Peres

Redução (no cátodo):Na+() + 1 e Na() ; E0 = 2,87 VEquação Global:Na+() + C(l) Na(Na() ) + ½ C2(g)

Redução (no cátodo):Na+(aq) + 1 e Na() ; E0 = 2,87 V ou

2 H2O() + 2 e H2(g) + 2 OH(aq); E0 = 0,83 VEquação Global:2 H2O() + 2 C(aq) C2(g) + H2(g) + 2 OH(aq)

Obtenção do metalObtenção do metalVai ocorrer preferencialmente a Vai ocorrer preferencialmente a redução de Hredução de H22OO