27 - Metais não Ferrosos:-
Alumínio
Metal branco, dúctil e maleável, bom condutor de calor e eletricidade, densidade 2.7 , ponto de fusão 658oC , exposto ao ar se recobre de camada protetora de óxido.
Sofre ataque de HCl , resiste ao HNO3, a frio ‚ atacado lentamente pelo H2SO4 .
Com álcalis forma aluminatos e libera o hidrogênio.
2 Al + 6 NaOH ---> 2 Na3AlO3 + 3 H2
Obtenção :-
Não encontrado livre na natureza , mas em grande quantidade nos compostos: silicatos (argilas, caulins, feldspatos, micas) fluoretos (criolita AlF3.3NaF) óxidos (esmeril , corindom) hidróxidos (bauxita Al2O5H4) sulfatos (alumitas) e nas pedras semi preciosas : rub¡, safira, esmeralda, ametistas, topázio, turquesa.
Processo eletrolítico ( mistura de criolita e bauxita )
Utilizando-se eletrodos de carvão, funde-se a criolíta (AlF3), adiciona-se alumina (Al2O3) e NaCl aumentando a fusibilidade. A alumina se decompõe em Aluminio que se deposita no fundo enquanto que o oxigenio se despreende.
A bauxita passa a óxido Al2O5H4 ---> 2 H2O + Al2O3 e reagindo com flúor, regenera o fluoreto de aluminio (criolita).
Al2O3 + 3 F2
---> 2 F3Al + 3 O
A adição de nova quantidade de bauxita faz continuar a eletrólise.
Usos:
Metal leve, ligas, aluminotermia (3000oC), cabos condutores, embalagens, utensílios diversos (pó fino possui explosividade).
Metal de cor avermelhada, bastante dúctil e maleável (luz verde) bom condutor de calor e eletricidade, ao ar úmido reveste-se de carbonato (azinavre) e ao ar seco reveste-se de camada de óxido que o protege.
É atacado por H2SO4 a quente e por HNO3 mesmo diluído e a frio, funde-se a 1100oC.
Com ácido acético, forma o acetato (verdadeiro azinavre) e o hidróxido de amonio o dissolve formando líquido de cor azul.
O Zn e o Fe precipita o cobre de seus sais, os quais são venenosos, usa-se albumina como antídoto (insolubiliza).
Obtenção:-
Encontrado na natureza em forma de pepitas ou sob forma de calcopirita (sulfeto), cuprita ( óxido ), malaquita e azurita (carbonato).
1. A partir de óxidos ou carbonatos, redução com carvão, obtendo-se o cobre metálico
2. A partir de sulfetos (processo mais usado)
a) Ustulação do minério, com retirada do enxofre em forma de SO2.
b) Fusão em forno semelhante ao alto-forno do ferro (com uso de coque).
-Impurezas de ferro, se combinam com a sílica do minério, dando silicato fundido (escória), parte do enxofre ainda existente se transforma em SO2 e parte fica combinada ao cobre como sulfeto (mata) com impurezas de Ni, As, Sb, Ag, e Au.
Ao mata adiciona-se sílica e com uso de conversor do tipo Béssemer (revestimento silicoso) o sulfeto passa a SO2 e as impurezas combinam-se com a sílica, formando escória.
A massa esponjosa formada, (95/98% de Cu) vai a refino eletrolítico usando como eletrólito solução de CuSO4, ânodo de placas de cobre bruto e cátodo de lâminas de cobre purificado.
Forma-se deposito de Cu puro no cátodo e impurezas em forma de lama (posteriormente usadas na extração de outros metais)
CuFeS2 + 3 O2 ---> 2 SO2 + CuO + FeO
CuFeS2 + CuO + FeO + SiO2 ---> FeSiO3 + 2 CuS
3 CuS + 5 O2 ---> 2 SO2 + CuO + CuSO4
2 CuS + CuO + CuSO4 ---> 3 SO2 + 5 Cu
Usos:- Após o ferro, é o elemento metálico mais importante na indústria, condutor eletrico, aparelhos industriais, ligas: bronze ( cobre estanho ) latão ( cobre zinco ).
Chumbo
Metal de cor cinza azulada, brilho metálico quando récem-cortado, maleável, densidade 11.35, baixo ponto de fusão 326oC, venenoso produzindo saturnismo (comulativo).
Atacado pela água destilada (CO e CO2 forma carbonatos solúveis), inerte a água normal (sulfatos formam camada protetora) .
Com HCl forma camada de cloretos insolúveis e o HNO3 ataca-o produzindo vapôres de NO2 .
Risca o vidro com aderência de partículas metálicas (formação de alumina).
Obtenção:-
Nativo em pequenas quantidades, encontra-se como mineral: galena (sulfeto PbS) anglesita (sulfato PbSO4) cerusita (carbonato PbCO3)
1) Fusão da galena em presença de ferro (minérios pobres e com ganga silícica)
Uso de forno de reverbéreo e ferro em limalha, o chumbo funde e escoa.
PbS + Fe ---> FeS + Pb
2) Tostação em forno reverbéreo transformando a galena em óxido e sulfato que reagindo com sulfeto restante libera o chumbo (ganga com pouca sílica).
3 PbS + 5 O2 ---> 2 SO2 + 2 PbO + PbSO4
2 PbS + 2 PbO + PbSO4
---> 3 SO2 + 5 Pb.
Usos:-
Tubulações e revestimentos (processos químicos) cabos, proteção radioativa, compostos, ligas metálicas, chumbo de caça, imprensa, baterias.
PLUMBUM ( Adrianópolis- Pr ) Produção de chumbo, ouro e prata.
Jazida explorada em subsolo, minério de galena argentífera em ganga calcárea silicosa (impurezas de pirita e cerusita)
Extração, Britagem (mandíbulas, cônico) Moagem (moinhos de bolas) pasta aquosa com 60% de sólidos, flotação (retira os sulfetos) 60/70% de Pb, filtração.
Ustulação (oxidação do Pb) 2 PbS + 3 O2 ---> 2 PbO + 2 SO2
Redução e fusão PbO + C ---> Pb + CO
PbO
+ CO ---> Pb + CO2
Refino (decuperização) separação do cobre, (desargentação) retirada da prata.
Lingotamento, formação dos lingotes.
Estanho
Metal branco, fratura cristalina (ruído) fusão 232oC densidade 7.3, maleável, pouco tenaz, dúctil, atacado pelos ácidos halogênicos e lentamente pelo sulfúrico e nítrico.
Com H2SO4 concentrado e a quente, forma sulfato estânico e dióxido de enxofre.
H2SO4
+ Sn ---> 2 SO2 + 4 H2O + Sn(SO4)2
Obtenção :-
Não se encontra livre na natureza, seu mineral é a cassiterita (SnO2 bióxido de estanho)
Após beneficiamento deve-se concentrar por flotação (70% ) e usa-se um forno de tipo cubilô ( 1100oC )
O carvão reduz o óxido de estanho, transformando-o em estanho metálico.
A purificação se faz por repetidas fusões.
SnO2
+ 2 C ---> 2 CO + S
SNO2
+ 2 CO ---> 2 CO2 + Sn
Usos:-
ligas metálicas, banhos eletrolíticos e revestimento, catalisadores, embalagens, adornos, recobrimento do ferro (lata) bronze (liga com Cu)
Único metal em estado líquido, á temperatura normal, emite vapores venenosos, densidade 13.59, é atacado a frio pelos halogeneos e pelo ácido nitrico, a quente pelo ácido sulfúrico , não sendo atacado pelo HCl.
Produz com quase todos os metais, o amálgama.
O mercúrio e seus sais são venenosos.
Obtenção:-
Existe livre na natureza embora raramente, o seu mineral é o cinábrio (sulfeto)
Para sua extração, é suficiente o aquecimento de seu mineral, sendo que o enxofre passa a SO2 e o mercúrio destila.
Póde-se juntar na tostação, carvão com o fim de reduzir o óxido ou sulfato que também se forma.
Para minerais pobres em Hg, junta-se CaO formando sulfeto e sulfato de cálcio, liberando o Hg.
A purificação é feita por sucessivas destilações.
HgS + O2 ---> SO2 + Hg
4 HgS + + CaO ---> 3 CaS + CaSO4 + 4 Hg
Usos:-
Extração do ouro e da prata (amálgama) termômetros, lâmpadas, explosivos, sais, dentário e medicinal.
Metal dúctil e maleável (1 grama fio de 2 Km) d= 19.3, dureza 2,5 fusão 1045oC , excelente condutor de calor e eletricidade, não se altera ao ar (quente ou frio), forma amálgama com o mercúrio.
Ácidos em separado não o afetam, porém a água régia 3 HCl e 1 HNO3 o dissolve.
3 HCl + HNO3 + Au--->2 H2O + NO + AuCl3
Obtenção:-
Em estado livre na natureza, em forma de pó, pepita ou em veios, como impureza nos minerais, e na água do mar (0.00002g por m3 ) 15/20 milhões de ton.
1- Amálgama, tritura-se e lava-se os minérios e a seguir trata-se por Hg formando amálgama, que por destilação separa-se o mercúrio e o ouro.
2- Lixiviação - ouro em estado nativo, separado por lavagem e usando a propriedade de sua maior densidade (bateia, couro, calhas) .
3- Cloração - Usado nos minerais que contem As, consiste em tostação e tratamento por corrente de cloro, produzindo cloreto aurico.
O cloreto aurico, tratado por FeSO4 reduz e libera o ouro
3 FeSO4 + AuCl3 ---> Fe2(SO4)3
+ FeCl3 + Au
4- Cianetação , o mineral finamente dividido é tratado por cianeto de sódio em presença de ar, obtendo-se o cianeto auroso, sendo o ouro precipitado pelo zinco.
2 Au + 2 NaCN + H2O + O ---> 2 NaOH + 2 CNAu
Usos:- Lastro econômico internacional, jóias, proteção metálica, fotografia, revestimentos, contactos elétricos, ligas diversas (cobre, prata, platina, cádmio, aluminio etc).
Com sua maior pureza chama-se o ouro 24 quilates, e 22 quilates significam 22 partes de ouro e 2 partes de outro metal, ouro 18 significa liga de 18 de ouro e 6 de outro metal.
Assim também, ouro 1000 é sua maior pureza, e a variação em sua cor é razão de misturas nas várias ligas.
Uso da pedra de toque (verificação do teor) placa de bassalto negro (cerâmica preta pode ser usada) inatacável por ácidos, superfície rugosa.
No teste usa-se mistura ácida de HNO3 d=1.255 125 partes e HCl d=1.161 21 partes ou também misturas mais fracas para os diversos títulos.
916/1000 Nitrico 34o Bé 60 partes cloridrico 21o Bé 1.5 partes
750/1000 25o Bé 60 21o Bé 0.6
500/1000 40o Bé ( apenas )
Metal sonoro de alto brilho, dúctil e maleável, fusão 960oC, sua densidade é 10.5, não se oxida exposto ao ar, atacado pelo ácido nítrico a frio , pelo H2S formando sulfeto de prata e pelo H2SO4 concentrado e a quente.
O HCl ataca acima de 500oC , e não é atacada pelo NaOH
Pode ser obtida no estado coloidal (arco voltaico entre eletrodos do mesmo metal, imersos em água).
Obtenção:-
Existente no estado nativo ou como mineral: argentita (sulfeto Ag2S), proustita (sulfoarsenieto ) kerargina (cloreto) ou como impurezas no minerais de Pb, Au, Hg, Sb, Cu, Zn e outros .
1) Amalgação - Processo americano antigo (México) sulfeto + sal marinho + sulfato de cobre -> cloreto de cobre + sulfato de sódio + sulfeto de prata -> cloreto de prata + mercúrio -> amálgama + destilação -> Prata + mercúrio.
Processo Europeu mineral pulverizado é tostado, forma sulfetos de ferro e cobre e sulfato de prata.
Nova tostação com uso de NaCl forma AgCl que tratado com mercúrio forma amálgama ( filtra, destila, refina )
Ag2SO4 + 2 NaCl ---> Na2SO4 + 2 AgCl
2 AgCl + Fe ---> FeCl2 + Ag.
2) Copelação (uso com galena argentífera)
Funde-se a galena em presença de ferro formando o sulfeto de ferro e uma liga chumbo-prata.
Usando-se a propriedade do chumbo de separar-se quase que totalmente ao resfriar-se lentamente, separa-se a prata com pequena quantidade de chumbo.
A liga prata-chumbo, é oxidada em cadinhos feitos com argila e carbonato de cálcio (cupela) onde o PbO formado, impregna o cadinho, resultando prata metálica pura.
A propriedade do zinco de unir-se a prata, também pode ser usada, fundindo-se o minério, (chumbo argentífero) com zinco.
O sobrenadante, é liga Zn-Ag que posteriormente oxidado com vapor d'água, forma óxido de zinco e libera a prata metálica.
Usos:- joias, espelhamento, contactos, cápsulas, medicina, fotografia.
Zinco
Metal de cor branca azulada, frágil a temperatura ordinária, fusão 420oC, densidade 7.0
Ao ar úmido se reveste de carbonato, reage com ácidos diluídos, despreendendo hidrogênio.
A grande força de ionização, desloca de grande parte dos sais metálicos, os seus respectivos sais.
Com NaOH despreende hidrogênio e forma zincatos.
Zn + NaOH ---> H2 + Na2ZnO2
Obtenção:-
Como mineral blenda (sulfeto ZnS) smithosonita (carbonato ZnCO3), zincita (óxido ZnO).
1) Via óxido:- os minerais são ustulados transformando-se em óxidos.
2 ZnS + 3 O2 ---> 2 SO2 + 2 ZnO
O óxido é reduzido com carvão ao metal livre.
2 ZnO + C ---> 2 Zn
+ CO2
O zinco contendo impurezas, é aquecido em retortas, e obtido por destilação.
Para obtê-lo em estado puríssimo são efetuadas destilações sucessivas ou utilizado o processo de eletrolise.
2) Processo de eletrólise:- Os minerais são tratados por H2SO4 (retira-se Fe, As, Sb com MnO2 e Cu, Cd, Ag com zinco em pó).
A solução de sulfato de zinco, sofre eletrólise usando-se ânodos de Pb e cátodos de Al.
O zinco após depositar-se no aluminio é retirado e levado a fusão onde é separado.
Usos:-
Liga de cobre (latão) proteção ( galvanização ) pilha elétrica (metais diferentes) subprodutos.