terça-feira, 19 de julho de 2011

O Alumínio e sua importância

Para o entendimento de todas estas características e importâncias do alumínio,  vamos analisar o motivo de tantas coisas serem feitas de alumínio...será que sempre foi assim? 

Para fundamentar esta discussão vamos trabalhar com o texto do Telecurso 2000. Por que o Alumínio compete com o aço? Acompanhe neste momento, os vídeos do tele curso, referente a aula em questão.

Tele aula n° 24 (parte 1)



Tele aula 24 ( parte 2)






POR QUE O ALUMÍNIO COMPETE COM O AÇO?

O aço é um material de muita utilidade para nós. Já sabemos que, para se obter o aço com as características que nós queremos, basta adicionar quantidades controladas de outros metais, como crômio, alumínio, níquel, titânio etc. A principal substância que tem em qualquer tipo de aço é o carbono, que não é um metal.

O carbono é uma substância simples que não tem as propriedades de um metal. Por isso ele é chamado de um não-metal. A grafite de lápis é carbono. Ela quebra fácil, não dá para fazer chapas de carbono, nem dá para transformá- la em fios. A única propriedade da grafite que é igual à dos metais é a de conduzir corrente elétrica. Por causa dessa propriedade, a grafite é usada na fabricação de pilhas. Se você desmontar uma pilha, vai encontrar dentro dela um cilindro preto que é feito de carbono. Ele conduz a corrente elétrica que é produzida na pilha.

No aço são colocados outros não-metais. Os mais comuns são o fósforo e o silício. As características do aço dependem das substâncias adicionadas ao ferro e das suas quantidades.

Vendo todas as aplicações do aço, temos a impressão de que se trata de um material perfeito, de que seu único defeito é a corrosão. Existe outra desvantagem do aço que não é muito visível para nós. É o seu peso. 

O aço é basicamente ferro; por isso é muito pesado. Essa é a grande desvantagem do aço.
É fácil de confirmar isso. Experimente carregar um objeto feito de aço e um outro feito de alumínio e você vai notar a diferença. Mas será que dá para construir uma máquina com alumínioCom o alumínio puro talvez seja difícil, mas, com as ligas de alumínio, é possível fazer muita coisa. O que era feito de ferro, há pouco tempo, agora é feito de alumínio.

Uma das principais qualidades do alumínio é a de ser um metal muito leve. Além da densidade muito baixa, o alumínio tem características mecânicas muito boas. Pode ser facilmente transformado em chapas ou em fios. Isso aumenta a possibilidade de seu uso. Outra característica interessante do alumínio é a de que ele conduz eletricidade. Por isso ele é usado em fios de alta tensão. Nas cidades grandes, existe muita campanha pela reciclagem do alumínio. Será que é difícil reciclar alumínio?

Na fábrica de reciclagem existe um forno aberto, onde se faz a fusão do alumínio. A sucata de alumínio é preparada antes de ir para o forno. Ela passa por uma esteira magnética.

Depois de passar pela esteira, a sucata de alumínio é prensada antes de ser colocada no forno. É preciso prensar o alumínio e fazer uma espécie de pacote porque, se o alumínio for colocado solto no forno, ele queima inteiro.  Por que o alumínio solto queima e o alumínio em pacote não queima?

 Para queimar o alumínio é preciso que ele entre em contato com o ar. Se o alumínio estiver na forma de pacote bem prensado, não vai haver ar suficiente para o alumínio queimar e por isso o alumínio derrete e não queima. Ao queimar o alumínio na presença de ar ele se transforma em óxido de alumínio. Nas condições do forno, a transformação do alumínio em óxido é ainda mais fácil.

Com o alumínio acontece a mesma coisa que com muitos outros metais. O alumínio metálico se transforma espontaneamente em óxido de alumínio, que é a forma como esse metal se encontra na natureza. Bauxita é o nome do minério de onde se extrai alumínio. Para fazer essa extração, precisa-se de muita eletricidade. A grande vantagem de se reciclar o alumínio é que não se precisa gastar toda essa energia elétrica. Como o ponto de fusão do alumínio metálico não é alto, é fácil de fundir. A transformação do óxido no metal não é uma transformação natural. É forçada com muita eletricidade. Por isso é um processo caro. No Brasil, temos uma das maiores reservas de bauxita. Por isso o Brasil é um dos grandes produtores de alumínio. Para derreter o ferro é preciso mais calor do que para fundir o alumínio.

Outra coisa diferente na reciclagem do aço é um controle muito rigoroso das substâncias que estão misturadas no ferro. Na fábrica de reciclagem do alumínio não se faz controle com tanto rigor, porque o alumínio produzido da reciclagem é usado, por exemplo, para construir carrocerias de ônibus e de caminhões. O alumínio tem muito uso porque é um metal muito leve e porque não sofre corrosão. O alumínio metálico é muito resistente à corrosão porque tem uma camada de óxido de alumínio que o protege. O óxido de alumínio é uma substância muito dura, resistente à ação da água. É muito impermeável. Não deixa passar oxigênio. Por isso, quando se forma essa camada de óxido de alumínio, o resto do metal fica protegido. O alumínio é um metal que tem muitas qualidades. As duas principais são: leveza e resistência à corrosão. Podem-se preparar ligas de propriedades muito boas, misturando-se o alumínio a outros metais, principalmente o magnésio.

Você precisa saber:

Carbono, fósforo e silício são substâncias simples, não-metais. São adicionadas ao aço para dar-lhe propriedades melhores. Alumínio é um metal, cuja densidade é menor que a do ferro. Sua temperatura de fusão também é menor que a do ferro. O alumínio pode ser transformado facilmente em chapas, fios e perfis. O alumínio é encontrado na natureza na forma de um minério chamado bauxita. Bauxita é uma mistura de óxidos, em que o óxido de alumínio é encontrado em maior quantidade. O Brasil é rico em bauxita, principalmente os estados de Minas Gerais e Pará. O alumínio é obtido da bauxita num processo que usa eletricidade. Por isso é um processo caro. Reciclar alumínio é mais barato do que obter alumínio a partir da bauxita, porque é só fundir o alumínio. O alumínio recobre-se rapidamente com uma camada de óxido de alumínio, porque o alumínio se liga facilmente ao oxigênio do ar. Essa camada de óxido é muito fina e dura e não deixa passar oxigênio. Por isso ela protege o alumínio, que fica muito resistente ao ataque do ar e da chuva.
                 

As substâncias simples que não têm todas essas propriedades são chamadas de não-metais. Das substâncias simples que você conhece, nitrogênio e oxigênio são nãometais, porque não tem nenhuma das propriedades dos metais. Carbono, por outro lado, não tem brilho, não é maleável, nem dúctil (quebra com facilidade), mas deixa passar eletricidade. Alumínio é obtido do minério chamado bauxita. Bauxita é uma mistura de óxido de alumínio, óxido de ferro e de alguns outros óxidos. Metade da bauxita é óxido de alumínio. O óxido de ferro dá cor marrom-avermelhada à bauxita. Ela parece uma terra comum. Para extrair alumínio da bauxita, primeiro precisamos separar o óxido de alumínio dos outros óxidos. Isto é feito com uma substância chamada soda cáustica, que precisa estar quente. O óxido de alumínio dissolve-se e os outros óxidos, não. Obtém-se uma mistura heterogênea. Dá para separar os outros óxidos por decantação. Em seguida, precisa-se separar o óxido de alumínio dessa solução. Essa é só a primeira parte da produção de alumínio a partir da bauxita. Tem-se agora óxido de alumínio puro.
                 
O óxido de alumínio é misturado com outras substâncias e é aquecido a 980 Cº. Passa-se eletricidade por ele e aí forma-se o alumínio. O oxigênio, que estava ligado a ele, vai embora. Para produzir 1 kg de alumínio precisa-se de tanta eletricidade quanto para deixar acesas 250 lâmpadas durante uma hora. Dá para perceber que sai caro produzir alumínio a partir da bauxita. É preciso separar o óxido de alumínio e, depois, usar muita eletricidade. Este é o motivo por que é tão interessante reciclar alumínio. Para reciclar sucata de alumínio, basta aquecê-la até a temperatura de fusão do alumínio, que é de 660 C°. O alumínio derretido é transformado em lingotes, que são vendidos às indústrias que o usam. Às vezes, vem ferro junto com o alumínio Para separá-lo usa-se um ímã, antes de jogar a sucata de alumínio no forno de fusão. Quando a sucata de alumínio é de latas de refrigerante, a gente precisa prensar um monte de latas para formar um pacote menor. É que as latas são de alumínio muito fino e na temperatura do forno de fusão seriam atacadas pelo oxigênio do ar. O alumínio formaria óxido de alumínio e perderíamos todo o alumínio. Quando as latas estão prensadas, o oxigênio não chega lá tão facilmente e o alumínio derrete antes de ser atacado pelo oxigênio.


Imagens referentes ao alumínio:







Exercícios:


1) Responda as questões:
a) O que acontece quando a sucata de alumínio passa por uma esteira magnética?

b)  Por que se sente mais calor onde se derrete ferro do que onde se recicla alumínio?

2)  Classifique como verdadeira  (V)  ou falsa (F)  cada uma das afirmações a seguir:
(  ) Qualquer tipo de aço tem carbono.
(  ) O carbono é um metal.
(  ) Carbono é uma substância simples.
( ) As propriedades do aço dependem das substâncias adicionadas ao ferro.
(  ) Silício é um metal.
(  ) A única desvantagem do aço em relação ao alumínio é que o aço enferruja.
(  ) O aço é mais pesado que o alumínio.
(  ) O alumínio é atraído pelo ímã.
(  ) O Brasil tem grandes quantidades de bauxita.
(  ) Alumínio queima tão facilmente quanto o ferro.

3) Dê exemplo de três não-metais que podem ser adicionados ao aço.

4) Cite três propriedades do alumínio que fazem com que esse metal seja muito utilizado.

5) Qual é o nome do composto que se forma quando o alumínio queima?


6) Quando aquecido, o alumínio em pó queima e uma barra de alumínio não queima. Por quê?

7) Qual é a diferença entre fundir e queimar?

8) Qual é o nome do minério de alumínio? Em que forma o alumínio se encontra nesse minério?

9) Quais são as duas principais qualidades do alumínio metálico?

10) Escolha uma das substâncias, alumínio, óxido de alumínio, fósforo, bauxita e aço, para exemplificar cada um dos casos abaixo:

a) É um minério.

b) É um metal mais leve que o ferro.

c) É uma liga.

d) É um não-metal.

e) É uma substância composta.

11) Por que o alumínio metálico é resistente à corrosão?

12) Qual é a diferença entre extrair e reciclar o alumínio?

13) O que é mais fácil: transformar o alumínio metálico em óxido ou o óxido em metal? Por quê?

14) Como comprovar que o ferro tem densidade maior que a do alumínio?

15) Utilizando a Tabela Periódica, organize as propriedades
de dez elementos químicos, obedecendo a Notação Convencional..

16) Calcule o número de nêutrons dos átomos:
a) Cálcio
b) Fósforo
c) Neônio
d) Xenônio


Fonte: Tele curso 2000. 
Disponível em:  http://www.cienciamao.usp.br/dados/t2k/_quimica_q24d.arquivo.pdf  
Acesso em 19/07/20011.














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