resumo analise geral dos metais

7/22/2019 Resumo Analise Geral Dos Metais

1/6

ANLISE GERAL DOS METAIS

1 CARACTERSTICAS

Os elementos qumicos so classificados em metlicos e em metaloides ouno metlicos. Os metais apresentam as caractersticas a seguir:a) Estrutura cristalina. Todos os metais possuem geralmente estrutura cristalina e,apresentam uma disposio regular e ordenada dos seus tomos.b) Brilho tpico. Os metais possuem elevada capacidade de reflexo luz.c) Opacidade. Mantm essa propriedade at que sejam reduzidos a lminas muitofinas, com espessura inferior a 0,001 mm.d) Elevada condutividade eltrica e trmica. Os metais com condutividades eltricaselevadas apresentam tambm condutividades trmicas elevadas. Os no metais eas ligas de metais com metaloides apresentam, temperatura ambiente,

condutividade eltrica to baixa que so classificados como isolantes. Tais corposainda possuem uma variao da resistncia em funo da temperatura, inversa dos metais: estes elevam sua resistncia com elevao da temperatura,apresentando, por isso, um coeficiente de temperatura da resistncia positivo.e) So geralmente slidos. Tomando como referncia a temperatura ambiente, todosos metais, com exceo do mercrio, so slidos.f) Capacidade de deformao e moldagem. Perante elevao de temperatura eaplicando esforos mecnicos por meio de prensas e laminadoras os metais sotransformados em suas sees transversais.

g) Encruamento. Metais deformados a frio endurecem e reduzem sua condutividadeeltrica. Essa caracterstica pode ser eliminada por um recozimento.h) Transformam-se em derivados metlicos, quando expostos a certos ambientes.Perante o oxignio do ar, formam-se xidos, em cidos sob a ao de sais.i) Pela capacidade de se combinarem entre si, podem formar ligas metlicas.

2 CLASSIFICAO

Os metais podem ser classificados em:a) Metais leves, que so todos aqueles com peso especfico abaixo de 4 g/cm3,como no caso de Al, Mg, Be, Na e Ca.b) Metais pesados, aqueles com peso especfico igual ou maior que 4 g/cm3.Estes podem ser dos tipos:

de baixo ponto de fuso, os que apresentam um ponto de fuso at 1 000 C,como o caso de Sn, Pb, Zn, Sb;

de ponto de fuso mdio, no caso de a fuso ocorrer entre 1 000 e 2 000 C, porexemplo, Cu, Fe, Ni e Mn;

de alto ponto de fuso, para valores acima de 2 000 C; como exemplos, W, Mo,Ta.


2/6

3 OBTENO

As matrias-primas bsicas so os minrios, ou seja, as ligaes do metalcom oxignio, enxofre, sais, cidos etc. Na natureza, encontramos no estado puroapenas os metais nobres, como o ouro e a platina. Em cada caso, o processo deobteno do metal conta com particularidades, redutores e processos de purificao.Exemplo de obteno dos metais de maior uso eltrico.

3.1 Obteno do CobreOs processos de obteno se classificam em processo seco e por via mida.

a) Processo seco Aps a eliminao parcial do enxofre, efetua-se uma reduo emfornos de fuso, atravs de carbono e aditivos cidos, os quais iro absorver grandeparte do ferro. Obtm-se, assim, dois lquidos de peso especfico diferente, ficando,na parte superior, com menor densidade, um concentrado ferroso e, na parte de

baixo, um composto de cobre, contendo cerca de 45% desse metal.b) Por via mida Minrios pobres em cobre so industrializados por um processomido. Aplicando-se ao minrio uma soluo de enxofre, obtm-se uma soluo desulfato de cobre, da qual o cobre deslocado pela ao do ferro. Esse basicamente o processo eletroltico de se obter o cobre, representado por mais de90% de todo o cobre obtido mundialmente.

3.1.1 Pu ri fi cao d o Cobre

A pureza do cobre para fins eltricos deve atingir valores de 99,9%. Como os

processos mencionados no atinge esses valores h necessidade de purificao. Ocobre de pureza de 94 a 97% fundido com certos aditivos, com o que a pureza seeleva a 99%. Esse cobre transformado em placas andinas e inserido numprocesso eletroltico, onde todo o cobre do anodo se transfere ao catodo, ficando asimpurezas, retidas no eletrlito. Havendo, entre as impurezas, metais nobres comoAg, Au e Pt, estes se depositam no fundo da cuba eletroltica, fazendo parte dachamada lama do anodo.

3.2 Obteno de Chumbo, Zinco e NquelEsses metais tambm podem ser refinados por processos de reduo. No

caso particular do zinco, o processo de reduo se torna mais complexo, pelo fatode a temperatura de fuso ser de 907 C e a de reduo de 1 100 C.

Com isso, na fase de reduo, o zinco j est no estado de vapor, o que exigefornos fechados para o processo. preferencialmente utilizado o processoeletroltico onde o minrio de nquel inicialmente convertido em NiO. Reduzido napresena de vapor de gua a 400 C obtm-se nquel, que, na presena de gscarbnico, a 80 C, forma um gs com composio de Ni(CO)4, havendo,posteriormente, a decomposio do Ni e do CO, obtendo-se nquel com pureza de99,9%.


3/6

3.3 Obteno de TungstnioOs minrios so inicialmente tratados com soda, do que resulta um wolframato desdio, e que fornece xido de tungstnio (WO3). Aps uma secagem a 300 C, oxido reduzido a p. A refrigerao deve ser efetuada em ambiente controlado. Osgros do p metlico sero tanto maiores quanto mais elevado temperatura e maislongo o tempo de reduo.

3.4 Obteno do AlumnioParte-se do xido de alumnio (Al2O3) puro, como minrio para onde

eliminamos o xido de ferro e outros cidos, por diversos processos.Pelo processo de Bayer, a bauxita, colocada numa soluo concentrada de

sdio sob presso e a uma temperatura de 160 a 170 C. O alumnio do minrio setransforma em aluminato de sdio, e assim eliminando o ferro e outros aditivos naforma de uma lama. Porem quando obtido Al(OH)3 feita a filtragem, sendo depois a

soluo do aluminato vacinada com hidrxido de alumnio puro cristalizado,quando ento o alumnio dissolvido se separa na forma de Al(OH)3, que, aps umtratamento trmico ao rubro, resulta em Al2O3 puro.

Este dissolvido a 950 C em fluorito de alumnio e sdio (Na3AlF6), para, emseguida, aplicar o processo eletroltico. O alumnio que se deposita no catodo pouco mais pesado que o eletrlito em fuso, o que faz com que se deposite nofundo.

4 CONSTITUIO DOS METAIS PUROS

Os metais se caracterizam por possuir uma constituio cristalina. Esse cristalapresenta uma determinada disposio de tomos, tanto em termos deafastamentos interatmicos quanto na forma geomtrica que resulta ao se uniremesses tomos, pois cada elemento cristalino ou slido tem sua forma cristalinaparticular.

Nos cristais, podemos sempre estabelecer a grade cristalina que os

caracteriza, particularmente pelo uso de raios Roentgen (raios X). Os tomosindividuais respeitam entre si determinados afastamentos, evitando, assim, que sechoquem.

Em alguns casos, porm, esse afastamento to pequeno que algumascamadas e eltrons se interpenetram. Por isso, normal que os metais sejamrepresentado graficamente s pelos seus ncleos atmicos, para tornar arepresentao mais clara.

Figura 1 Estrutura cristalina plana bidimensional.


4/6

4.1 Sistemas de Ligao Atmica dos MetaisLembrando que um tomo formado de prtons, nutrons e eltrons e que

essas partculas ocupam posies definidas num tomo, caber aos eltrons oprocesso de ligaes atmicas por serem os elementos externos que faro o contatocom tomos adjacentes.

As diferentes probabilidades de interligao so:a) Ligao inica- Corresponde ligao entre um tomo com um numero deeltrons superior a quatro com outro, inferior a quatro, perfazendo, nessa ligao, osoito eltrons mximos.b) Ligao atmica- Aparece quando dois elementos eletronegativos se combinam.c) Ligao metlica- Os metais pertencem ao grupo dos elementos eletropositivos,ou seja, seus tomos tendem a perder ou ligar os eltrons da camada de valncia.

4.2 O Processo de Resfriamento

4.2.1 As Curvas de Resfr iamento

Durante a fuso, o metal recebe uma determinada quantidade de calor, semque com isso a temperatura se eleve. Os tomos assim adquirem, na fuso, umamovimentao prpria, instantnea. A energia necessria para isso o calor defuso.

No ciclo inverso essa quantidade de calor liberada durante o ciclo deesfriamento (ver figura 2). Tendo-se o esfriamento de um chumbo em fuso partindode 380C, nota-se que a 327C essa temperatura caracterstica do chumbo a sua

temperatura de solidificao. Esse comportamento se justifica pela liberao daquantidade de calor de fuso, sem elevao da temperatura na fuso e,consequentemente, sem reduo de temperatura na solidificao. Se ocorrer umesfriamento acelerado, o desenvolvimento das curvas de solidificao ser o dasfiguras 2 c e d.

Figura 2 - Curvas de Aquecimento e Esfriamento de chumbo puro

4.2.2 Fo rm ao e Cres cim ent o do s C ris tais

O cristal se forma no esfriamento de um metal em fuso, assim que algunstomos estabelecem entre si distncias definitivas, sendo assim os germens

cristalinos. Seu crescimento gradativo se faz presente pela ao de foras entre oscristais, fazendo com que, tomo aps tomo, ocupe seu lugar no sistema ou gradecristalina.


5/6

Pois o nmero desses germens varia com a velocidade de esfriamento,notando-se que quanto maior essa velocidade, maior o nmero de germens, levandoa uma solidificao simultnea em diversas posies.

Portanto, quanto mais rpido ocorrer o esfriamento, mais fina a estruturacristalina, o que mais vantajoso, porque assim resultam propriedades eltricas(condutividade) e mecnicas (dobramento, laminao e outras) mais apropriadas.

4.2.3 Modi fic aes Est ru tu rais

Aps a solidificao ainda pode se modificar alguns metais aplicando umnovo esfriamento. Isso possvel fazendo uma mudana de posio de tomos docristal, que ir alterar a estrutura cristalina e consequentemente suas propriedadestambm sofreram modificaes sensveis.

Essas modificaes cristalinas liberam-se pequenas quantidades de calor,que so indicadas no grfico (ver figura 3) de aquecimento e esfriamento como

pequenos patamares horizontais. Esse comportamento demonstra a origem dediferentes formas de ferro (, , ...).

Figura 3 Curvas de Aquecimento e Esfriamento de ferro puro

4.3 Anisotropia CristalinaUm cristal anisotrpico quando suas caractersticas eltricas, mecnicas

variam de acordo com o eixo cristalino em que so medidas.A anisotropia cristalina tambm funo do tamanho do gro ou cristal,

sendo mais destacada em gros cristalinos grandes do que nos pequenos. Portanto,certas caractersticas do material eltrico podem ficar condicionadas escolha docorreto ngulo de aplicao de esforos.

Por isso, comum em certos casos, como o de metais magnticos, oconhecimento preliminar dos ngulos de anisotropia cristalina, para ento se dar aomaterial a configurao mais prpria ao seu uso no componente eltrico.

4.4 Processo de Solidificao de Ligas DuplasAs ligas aparecem quando dois ou mais metais se misturam e se ligam

estruturalmente, no estado lquido ou no de fuso, permanecendo assim quando

solidificam.


6/6

Os processos de solidificao podem ser apresentados das seguintesmaneiras:a) Ligas com formao euttica- O grupo representado por dois metais, que, noestado de fuso, so totalmente misturveis entre si, mas que, ao se solidificarem,se separam novamente.b) Ligas com estruturas cristalinas mistas- Numa estrutura desse tipo participamdois tipos diferentes de tomos identicamente na construo da estrutura cristalina.Pois so perfeitamente combinveis tanto no estado slido quanto no lquido.

Para que tais estruturas possam ser obtidas, necessrio que ambos os metaistenham a mesma grade cristalina e no apresentem sensveis diferenas nasdistncias interatmicas, na sua valncia, na sua posio na Tabela Peridica dosElementos e na seria de tenses galvnicas.

4.5 Principais Defeitos Tcnicos na Solidificao

a) Bolhas e Poros- Metais em fuso absorvem grande quantidade de gs, comooxignio, nitrognio, gs carbnico e outros. Esses gases podem se separarnovamente dos metais ou serem absorvidos pelos mesmos na solidificao podendoassim tornar as peas defeituosas e mesmo inutilizadas.b)Fissuras- Podem ser internas ou externas. A depender de um esfriamento rpidoou a presena de quantidades significativas de materiais que no se combinam como metal, leva a formao de fissuras, devido ao processo de contrao metlicadurante o esfriamento.

c) Impurezas- So diversas as impurezas que se podem apresentar, sejam essasprovenientes de transformaes do prprio metal, sejam do ambiente em que oprocesso se realiza. Assim para minimizar esses efeitos negativos o processamentodeve ser feito em ambiente controlado livre de impurezas.

resumo analise geral dos metais

Documents