Metais: história, propriedades, tipos, usos, exemplos - Ciência - 2023

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o metais São constituídos por um conjunto de elementos que se localizam no lado esquerdo, com exceção do hidrogênio não metálico, da tabela periódica. Os metais constituem cerca de 75% dos elementos químicos, portanto, pode-se dizer que grande parte da natureza é de natureza metálica.

Os metais que o homem processou inicialmente na pré-história foram os seguintes: ouro, prata, cobre, estanho, chumbo e ferro. Isso se devia ao fato de estarem em seu estado nativo ou porque eram fáceis de processar para fazer objetos úteis.

Parece mágico que de pilhas de pedras e minerais possam ser extraídos corpos brilhantes e prateados (com algumas exceções importantes e notáveis). É o caso da bauxita e do alumínio, de cujas rochas argilosas esse metal reduzido é obtido em folhas ou papéis de prata.

Os metais são a estrutura das indústrias; seus cabos, reatores, unidades, contêineres, todos de uma forma ou de outra são feitos de metais e suas ligas.

As primeiras moedas, armas, ferramentas, armaduras foram feitas com metais, para posteriormente serem utilizadas na fabricação de veículos, bicicletas, navios, aviões, computadores, entre outros objetos essenciais na vida moderna.

História

Idade do Cobre

Em 9.000 AC Os primeiros objetos de metal de cobre forjado foram feitos no Oriente Próximo, quando o homem descobriu que martelar o cobre aumentava sua força e resistência, usando-o para fazer facas. Esta é a Idade do Cobre.

Foi descoberto que o cobre pode ser obtido pelo aquecimento de minerais azuis, como a corvellita e a malaquita (4000-3000 aC).

O período Calcolítico é um período de tempo que antecede a Idade do Bronze, correspondendo a 5.000-3.000 AC. O homem começou a fazer experiências com a fusão e fundição de cobre, para obter cobre forjado a partir de óxido de cobre.

Idade do Bronze (3.000-1.500 a.C.)

O homem provavelmente começou acidentalmente a fazer ligas, inicialmente de cobre e arsênico, e mais tarde com cobre e estanho, para obter bronze no Oriente Próximo.

Os artigos de bronze, correspondentes a essa época, tinham 87% de cobre, 11% de estanho e pequenas quantidades de ferro, arsênio, níquel, chumbo e antimônio.

Idade do Ferro (700 AC)

O homem usou sua experiência na produção de cobre forjado para a produção de ferro forjado no Oriente Próximo. Nesse mesmo período ocorreu a granulação do pó etrusco, Itália.

A mais antiga produção conhecida de aço, uma liga de ferro e carbono, manifestou-se em pedaços de metal em um sítio arqueológico na Anatólia (1800 aC).

Por volta de 1122 DC, em data e local desconhecidos, o ferro fundido foi introduzido. No ano de 1440 DC o Grande Sino de Pequim, China é produzido. Quase três séculos depois, em 1709 DC, o ferro fundido é produzido usando coque como material combustível.

Em 1779, o ferro fundido era usado na Inglaterra como material arquitetônico. Em 1855, Henry Bessenir usou o ferro-gusa como matéria-prima para o aço-carbono. Os ingleses Clark e Wood (1872) patenteiam uma liga, atualmente considerada como aço inoxidável.

Propriedades físicas dos metais

Entre algumas propriedades físicas dos metais temos:

-Os metais têm uma aparência brilhante e são capazes de refletir a luz.

-Em geral, são bons condutores de eletricidade e calor.

-Têm pontos de fusão e ebulição elevados.

-São maleáveis, ou seja, podem ser martelados para produzir chapas finas.

-São dúcteis, com eles podem-se fazer fios ou fibras de diâmetro muito pequeno.

-Apresentam-se no estado sólido, exceto o mercúrio, que é líquido à temperatura ambiente, e o gálio, que derrete apenas ao ser apertado entre as mãos. Na imagem a seguir você pode ver um recipiente de mercúrio:

-São corpos opacos, suas lâminas finas não são atravessadas pela luz.

-São muito duros, exceto o sódio e o potássio, que podem ser cortados com faca.

-Têm uma densidade elevada, com o ósmio e o irídio com a densidade mais elevada e o lítio com a densidade mais baixa.

Propriedades químicas dos metais

Entre algumas das propriedades químicas dos metais, temos:

-Eles tendem a perder elétrons e formar cátions metálicos, M^{n +}, onde n indica seu número de oxidação, que apenas para metais alcalinos e alcalino-terrosos coincide com seu número de valência.

-Suas eletronegatividades são baixas.

-Eles corroem e sofrem danos de oxidação.

- Formam óxidos básicos ao reagir com o oxigênio. Esses óxidos, quando combinados com água, formam hidróxidos metálicos. Os óxidos de metal reagem com os ácidos para formar sais e água.

-São bons redutores, pois abrem mão de seus elétrons.

Tipos de metal

Os metais são classificados em: alcalinos, alcalino-terrosos, pós-transicionais, transicionais e as chamadas terras raras.

Metais alcalinos

Eles geralmente não são encontrados livres na natureza porque se oxidam facilmente. Eles têm um suborbital s¹ em sua camada orbital externa, então eles têm um estado de oxidação +1. São metais que reagem exotermicamente com a água e são fortemente redutores.

Metais alcalinos terrestres

Eles são metais maleáveis e dúcteis. Os átomos dos elementos deste grupo têm uma configuração s², então eles podem abrir mão de dois elétrons e seu estado de oxidação é +2. Com exceção do berílio, eles são oxidáveis quando expostos ao ar.

Metais pós-transição

São metais do chamado bloco p, localizados entre os metais de transição e os metaloides da tabela periódica.

Os elementos do grupo 3 têm os estados de oxidação +1 e +3 como os mais comuns, embora o alumínio só tenha o estado de oxidação +3. Também fazem parte dos metais pós-transição alguns localizados nos grupos 14 e 15.

Metais de transição d

Eles formam um grupo que se encontra entre os elementos formadores de base e os elementos formadores de ácido. Os orbitais atômicos d e f estão incompletos e preenchidos. Embora o termo metais de transição se refira a metais de transição d.

Os metais de transição têm mais de um estado de oxidação. Eles têm pontos de fusão e ebulição mais altos do que outros grupos de metais. Os metais de transição são um grupo de metais muito heterogêneo que inclui, entre outros, ferro, cromo, prata, etc.

Terras raras

Este grupo de metais é constituído pelos elementos escândio e ítrio e pelos elementos da série dos lantanídeos e actinídeos. O termo 'terras raras' refere-se ao fato de que não são encontradas na natureza em seus estados puros e são atacáveis por ácidos.

Formulários

Metais alcalinos

O lítio é usado como meio de transferência de calor em alguns reatores nucleares. É usado em algumas baterias secas e acumuladores de luz. O cloreto de lítio e o brometo de lítio são compostos higroscópicos usados em processos industriais de secagem e ar condicionado.

O sódio é utilizado na metalurgia de metais, como titânio e zircônio. É utilizado na iluminação pública em lâmpadas de arco de sódio. O cloreto de sódio (NaCl) é usado como condimento alimentar e para a preservação de carnes.

Metais alcalinos terrestres

O magnésio foi usado em fotografia como luz de flash e em fogos de artifício. O bário é um componente de ligas usadas em velas de ignição devido à facilidade de emissão de elétrons do elemento. Os sais de bário são usados para limitar os danos dos raios X às placas do trato gastrointestinal.

O cálcio é usado para remover impurezas dissolvidas em metais fundidos e na remoção de gases residuais em tubos de vácuo. Faz parte do gesso, material utilizado na construção e no tratamento de fraturas ósseas.

Metais pós-transição

O alumínio por ser um metal leve é utilizado na construção de aeronaves e navios. Também é utilizado na produção de diversos utensílios de cozinha. É utilizado como matéria-prima na fabricação de desodorantes que limitam a transpiração.

O gálio é usado em transistores e termômetros de alta temperatura. Isótopo ⁶⁷Ga é usado medicinalmente para tratar alguns melanomas. O chumbo é utilizado na construção de baterias e na proteção contra radiação ionizante.

Metais de transição

O cobre é usado em tubulações de abastecimento de água, geladeiras e sistemas de ar condicionado. Ele também é usado como parte do mecanismo de dissipação de calor dos computadores. É utilizado na condução de corrente elétrica, em eletroímãs e na coloração de vidros.

O níquel é usado para fazer aço inoxidável, bem como para cordas de violão e baterias recarregáveis. Ele também é usado em galvanoplastia para proteger metais. É usado em ligas encontradas em peças de veículos, como válvulas, rolamentos e freios.

O níquel é usado há muito tempo na fabricação de moedas.

O zinco é utilizado para proteção de metais contra a corrosão, na produção de latão. O óxido de zinco e o sulfato de zinco são utilizados na fabricação de telhas utilizadas em telhados, calhas e calhas.

O cromo é usado na proteção contra a corrosão de metais e lhes dá brilho. É usado como um catalisador na reação de síntese de amônia (NH₃) O óxido de cromo é usado para proteger a madeira.

Terras raras

O escândio é usado em ligas de alumínio para componentes aeroespaciais. É um aditivo em lâmpadas de vapor de mercúrio.

O lantânio é usado em vidros de alto índice de refração resistentes a álcalis. Além disso, é utilizado na fabricação de lentes de câmeras e como catalisador de craqueamento catalítico para refinarias de petróleo.

O cério é usado como agente oxidante químico. Além disso, é utilizado para fornecer coloração amarela em vidros e cerâmicas, bem como catalisador para fornos autolimpantes.

Exemplos de elementos metálicos

Alcalino

Sódio (Na), potássio (K), césio (Cs), lítio (Li) e rubídio (Ru).

Alcalino-terroso

Berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e rádio (Ra).

Pós-transição

Alumínio (Al), gálio (Ga), índio (In), tálio (Tl), estanho (Sn) e chumbo (Pb).

Transitório

Titânio (Ti), Vanádio (V), Cromo (Cr), Manganês (Mn), Ferro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni), Cobre (Cu), Zinco (Zn), Zircônio (Zr), nióbio (Nb), molibdênio (Mo), paládio (Pd), prata (Ag), tungstênio (W), rênio (Re), ósmio (Os), irídio (Ir),

Platina (Pt), Ouro (Au) e Mercúrio (Hg).

Terras raras

Escândio (Sc), ítrio (Y), lantânio (La), cério (Ce), praseodímio (Pr), neodímio (Nd), samário (Sm), európio (Eu), gadolínio (Gd), hólmio (Ho), érbio (Er), túlio (Tm), itérbio (Yb) e lutécio (Lu).

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 de outubro de 2019). Metais versus não metais. Recuperado de: Thoughtco.com
Metais e suas propriedades - físicas e químicas. [PDF]. Recuperado de: csun.edu
Jonathan Maes. (2019). 18 diferentes tipos de metal (fatos e usos). Recuperado de: makeitfrommetal.com