Introdução à Química

Termos

• miningAtividade de remoção de valores sólidos da Terra.

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• alloyUm metal que é uma combinação de dois ou mais elementos, pelo menos um dos quais é um metal.

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• metal nativoUm metal que é encontrado na sua forma metálica, puro ou como uma liga, na natureza.

Metais nativos

Um metal nativo é qualquer metal que é encontrado na sua forma metálica na natureza, puro ou como uma liga. Metais que podem ser encontrados como depósitos nativos isoladamente e/ou em ligas incluem antimônio, arsênio, bismuto, cádmio, cromo, cobalto, índio, ferro, níquel, selênio, tântalo, telúrio, estanho, titânio e zinco.

Dois grupos de metais também podem ser encontrados na natureza: o grupo do ouro e o grupo da platina.

• O grupo do ouro consiste em ouro, cobre, chumbo, alumínio, mercúrio e prata.
• O grupo da platina consiste em platina, irídio, ósmio, paládio, ródio e ruténio.

Apenas ouro, prata, cobre e os metais da platina ocorrem na natureza em maiores quantidades. Em escalas de tempo geológicas, muito poucos metais podem resistir a processos naturais de envelhecimento como a oxidação. É por isso que apenas os metais menos reactivos, como o ouro e a platina, são encontrados como metais nativos. Os outros normalmente ocorrem como bolsas isoladas onde um processo químico natural reduz um composto ou minério comum do metal. Isto deixa o metal puro para trás como pequenos flocos ou inclusões.

Os metais nativos eram o único acesso do homem pré-histórico ao metal. Pensa-se que o processo de extracção de metais dos seus minérios (chamado fundição) tenha sido descoberto por volta de 6500 aC. No entanto, estes metais só podiam ser encontrados em quantidades relativamente pequenas, por isso não podiam ser usados extensivamente. Assim, embora o cobre e o ferro fossem conhecidos muito antes da Idade do Cobre e da Idade do Ferro, não teriam um grande impacto na humanidade até que aparecesse a tecnologia para os cheirar a partir dos seus minérios, e assim produzi-los em massa.

Alloys

Uma liga é uma mistura de dois ou mais elementos em solução sólida, na qual o componente principal é um metal. A maioria dos metais puros ou são muito macios, quebradiços, ou quimicamente reactivos para uso prático. A combinação de diferentes proporções de metais como ligas modifica as propriedades dos metais puros para produzir características desejáveis. O objetivo de fazer ligas é geralmente tornar os metais menos frágeis, mais duros, ou mais resistentes à corrosão, ou melhorar sua cor ou brilho.

De todas as ligas metálicas em uso atualmente, as ligas de ferro (aço, aço inoxidável, ferro fundido, aço ferramenta e ligas de aço) compõem a maior proporção tanto em quantidade quanto em valor comercial. As ligas de ferro com várias proporções de carbono proporcionam aços de baixo, médio e alto carbono; o aumento dos níveis de carbono reduz a ductilidade e a tenacidade. A adição de silício produz ferros fundidos, enquanto a adição de cromo, níquel e molibdênio aos aços ao carbono (mais de 10%) resulta em aços inoxidáveis.

Outras ligas metálicas significativas são as de alumínio, titânio, cobre e magnésio. As ligas de cobre são conhecidas desde a pré-história – o bronze deu o seu nome à Idade do Bronze – e têm muitas aplicações hoje em dia, mais importante ainda na fiação elétrica. As ligas dos outros três metais foram desenvolvidas mais recentemente; devido à sua reatividade química, elas requerem processos de extração eletrolítica. As ligas de alumínio, titânio e magnésio são valorizadas por sua alta relação força/peso, e o magnésio também pode fornecer blindagem eletromagnética. Estes materiais são ideais para situações em que a alta relação força/peso é mais importante do que o custo do material, como na indústria aeroespacial e em algumas aplicações automotivas. Ligas especialmente projetadas para aplicações altamente exigentes, como motores a jato, podem conter mais de dez elementos.

Outros

Metais são freqüentemente extraídos da Terra por meio da mineração, resultando em minérios que são fontes relativamente ricas dos elementos necessários. O minério é localizado através de técnicas de prospecção, seguidas da exploração e exame de depósitos. As fontes minerais são geralmente divididas em minas de superfície, que são extraídas por escavação com equipamentos pesados, e minas subterrâneas.

Após a mineração do minério, os metais devem ser extraídos, geralmente por redução química ou eletrolítica. A pirometalurgia utiliza altas temperaturas para converter o minério em metais brutos, enquanto a hidrometalurgia emprega uma química aquosa para o mesmo fim. Os métodos utilizados dependem do metal e seus contaminantes.

Quando um minério metálico é um composto iônico desse metal e um não metálico, o minério deve normalmente ser fundido (ou aquecido com um agente redutor) para extrair o metal puro. Muitos metais comuns, como o ferro, são fundidos usando carbono como um agente redutor. Alguns metais, como o alumínio e o sódio, não têm um agente redutor comercialmente prático, e são extraídos usando eletrólise em seu lugar. Os minérios de sulfeto não são reduzidos diretamente ao metal, mas são torrados no ar para convertê-los em óxidos.