1 / 17

Química dos Elementos Metálicos

Valentim M. B. Nunes Departamento de Engenharia Química e do Ambiente Abril de 2009. Química dos Elementos Metálicos. Química dos elementos metálicos.

prem
Download Presentation

Química dos Elementos Metálicos

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Valentim M. B. Nunes Departamento de Engenharia Química e do Ambiente Abril de 2009 Química dos Elementos Metálicos

  2. Química dos elementos metálicos. Vimos anteriormente que todos os elementos podem ser classificados em metálicos, não-metálicos ou metalóides. Até agora estudámos teorias fundamentais da Química, como ligação química, forças intermoleculares, equilíbrio químico, electroquímica, etc. Todos estes conhecimentos são necessários para compreender a química dos elementos, em particular dos metais. Esta Química Inorgânica Descritiva é necessária para a compreensão da utilidade e aplicação da Química nos variados processos industriais e biológicos (incluindo organismos vivos).

  3. Ocorrência A maioria dos metais provem dos minerais. Um mineral é uma substância que ocorre naturalmente e com composição química definida. Um depósito mineral designa-se por minério.

  4. Processos metalúrgicos A metalurgia é a ciência da separação dos metais a partir dos minérios e o fabrico de ligas metálicas. Envolve: a) preparação do minério; b) produção do metal; c) purificação. A produção de um metal livre é sempre um processo de redução. Por vezes é necessário previamente calcinar o minério para expulsar impurezas voláteis  CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) 2 PbS(s) + 3 O2(g)  2 PbO(s) + 2 SO2(g) Os processos mais importantes são realizados a altas temperaturas num processo conhecido como pirometalurgia.

  5. Processos de redução Eº(v)

  6. Metalurgia do Ferro O ferro existe na forma de certos minerais como a pirite (FeS) e a hematite (Fe2O3). O processo envolve a redução química dos minerais pelo carbono (na forma de coque) num alto forno. 3 Fe2O3 + CO  2 Fe3O4 + CO2 CaCO3  CaO + CO2 Fe3O4 + CO  3 FeO + CO2 C + CO22 CO FeO + CO  Fe + CO2 2 C + O2 2 CO Ferro fundido

  7. Produção do aço O fabrico do aço é uma indústria fundamental. Enquanto a produção do ferro é um processo de redução a conversão em aço é um processo de oxidação. As impurezas indesejáveis são removidas com oxigénio gasoso. CaO ou SiO2 CO2, SO2 (poluição!)

  8. Purificação metálica Destilação: metais com pontos de fusão baixos podem ser purificados por destilação fraccionada. Exemplo: método de Mond para purificação do níquel. Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(g) tetracarbonilníquel 43 ºC 200 ºC Electrólise: Como exemplo o cobre (já estudado) Refinação de zona.

  9. Metais alcalinos São os elementos menos electronegativos. Estado de oxidação +1. Possuem pontos de fusão e densidade baixas.

  10. Sódio, Na Ocorrência: NaAlSi3O8 (albite); NaCl; NaNO3(nitrato do Chile) Obtenção: electrólise do NaCl fundido (pilha de Downs) Reacções principais: 2 Na(s) + 2 H2O(l)  2 NaOH(aq) + H2(g) 2 Na(s) + O2(g)  Na2O2(g) Na2O2(g) + 2 H2O(l)  2 NaOH(aq) + H2O2 (aq)

  11. Potássio, K Ocorrência: KAlSi3O8 (ortoclase); KCl Obtenção: destilação do KCl fundido a 892 ºC. Reacções principais: 2 K(s) + 2 H2O(l)  2 KOH(aq) + H2(g) K(s) + O2(g)  KO2(g) 2 KO2(g) + 2 H2O(l)  2 KOH(aq) + O2(g) + H2O2 (aq) 4 KO2(g) + 2 CO2(g)  2 K2CO3(s) + 3 O2(g)

  12. Aplicações Na2CO3: tratamento de águas; fabrico de sabões; detergentes; medicamentos, indústria do vidro. Hidróxidos: produção de sabões; electrólitos de baterias, .... Nitratos: fertilizantes; explosivos, .....

  13. Metais alcalino-terrosos: Magnésio,Mg Ocorrência: Mg(OH)2 (brucite); CaCO3.MgCO3 (dolomite); MgSO4.7 H2O (epsomite). Obtenção: electrólise do MgCl2 fundido (obtido da água do mar) Reacções principais: Mg(s) + H2O(g)  MgO(s) + H2(g) 2 Mg(s) + O2(g)  2 MgO(s) 3 Mg(s) + N2(g)  Mg3N2(s) MgO(s) + H2O(l)  Mg(OH)2 (aq)

  14. Cálcio, Ca Ocorrência: CaCO3 (calcário, giz e mármore); CaSO4.2 H2O (gesso); CaF2 (fluorite) Obtenção: electrólise do CaCl2 fundido Reacções principais: Ca (s) + H2O(l)  Ca(OH)2 (aq) + H2(g) CaCO3 (s)  CaO (s) + CO2(g) CaO (s) + H2O(l)  Ca(OH)2 (s)

  15. Aplicações Magnésio: ligas metálicas; protecção catódica; baterias.... CaO: metalurgia; remoção de SO2; regulação da acidez dos solos,..... Ca(OH)2: tratamento de águas.

  16. Alumínio, Al O alumínio é o metal mais abundante, e 3º elemento mais presente na crusta terrestre (7.5%). Possui baixa densidade, elevada resistência à tracção e é um excelente condutor eléctrico. Ocorrência: Al2O3. 2 H2O (bauxite); Be3Al2Si6O18 (berilo); Na3AlF6 (criolite); Al2O3 (corindo). Obtenção: electrólise do óxido de alumínio anidro, pelo processo de Hall-Héroult. Reacções principais: 2 Al (s) + 6 HCl(aq)  2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) 2 Al (s) + 2 NaOH(aq) + 2 H2O(l)  2 NaAlO2(aq) + 3 H2(g) 4 Al(s) + 3 O2(g)  2 Al2O3(s)

  17. Aplicações Alumínio: linhas de transmissão de alta tensão; construção de aeronaves; recipientes; propulsor sólido para foguetões. Reciclagem: O alumínio é utilizado em milhões de toneladas de latas de refrigerantes. Para reciclar o alumínio é apenas necessário a energia para aquecer o alumínio até ao ponto de fusão ( ~ 660 ºC) e a energia de fusão ( ~10.7 kJ/mol). No total, a energia para reciclar um mole de alumínio é cerca de 9% da energia necessária para produzir a mesma quantidade por electrólise.

More Related