Ligas Metálicas

                    Ligas Metálicas
      

 Circuitos de processador do ano 1995, bem caracterizado. Os microcircuitos de processadores são feitos de ligas metálicas ou de metais puros. A fonte de alimentação é feita de ferro, os cabos-flat USB, os fios internos são feitos de cobre revestidos por plástico. A prata está nos iPhones, em placa de desempenho, ou o processador 486 Intel está o ouro. O paládio cobre circuitos microeletrônicos de celulares, computadores etc. Os dissipadores de calor como o ventilador são feitos de alumínio. Atualmente o silício que não é metal está presente nos chips de computadores e smartphones.

Ligas Metálicas - Definição

Nas Ligas metálicas deve haver dois ou mais componentes e pelo menos um componente é o principal. As ligas são criadas para modificar ou acrescentar as propriedades de cada metal constituinte da liga. Essas propriedades que podem ser mudadas são: resistência mecânica, dureza, condutividade elétrica, condutividade térmica, temperatura de fusão, brilho.
As ligas podem ser feitas apenas de metais, de metais com semi metais e de metais com não metais. Como vocês podem ver há uma grande quantidade de tipos de ligas que as vezes nem fazemos ideia que podemos estar usando uma ou vários tipos de ligas simultaneamente nos objetos que utilizamos.

Exemplos de Ligas Metálicas.

Bronze

O bronze é uma liga metálica com a mistura de 90 % de cobre e 10 % de estanho. O Bronze é uma liga metálica resistente à corrosão feita de cobre e estanho, nessa liga também é acrescentado em pequenas proporções o zinco alumínio, antimônio, níquel, fósforo e chumbo. Esses componentes em pequenas proporções ajudam a melhora a qualidade do bronze.
      
Latão

Há vários tipos de ligas de latão. O latão simples é uma liga metálica, formada por cobre e zinco. É resistente á corrosão. O zinco entra na liga com uma porcentagem que pode ir de 3 até 45 %.

     
Liga de Bronze TM23

A liga de bronze TM23 criada e patenteada pela empresa Termomecânica de São Paulo é formada por cobre 73%, estanho 4%, zinco 8%, e chumbo 15%. 

Liga de ferro Fundido

É uma liga simples, composta de ferro e carbono, com um porcentagem de carbono de 2,14 %.  

Aço

O aço é uma liga metálica feita com ferro e 1 % de carbono, níquel, cromo, molibdênio.  

Liga de Aço Corten, Aço Patinável ou Aço aclimável.

É uma liga de ferro e carbono com pequenas concentrações de cobre. Esse aço adquire a cor do cobre metálico, que sofre oxidação com o tempo que passa a proteger o metal com uma fina camada.

Aço Inoxidável

O aço inox é uma liga metálica de ferro e cromo.

Ligas de Alumínio

São feitas com alumínio, cobre (Cu), silício (Si), magnésio (Mg), manganês (Mn), zinco (Zn) e lítio (Li). Essa ligas são pouco densas (leves), possui condutividade  elétrica e térmica alta, fácil conformação, baixa temperatura de fusão, e a matéria prima é abundante.

Ligas de Alucobond e Alubond

São feitas com duas lâminas de alumínio e polietileno no meio como um sanduiche.

Ligas Metálicas Não Ferrosas

Alpaca

Liga de cobre (Cu) e níquel (Ni) e zinco (Zn) nessa liga a quantidade de cobre empregada é alta, de 60 a 65% com aproximadamente 18 % de níquel e 17 % de zinco. Essa liga possui boa ductibilidade, e quando utilizadas em meio corrosivos são bem resistentes á corrosão. A alpaca é utilizada na confecção de: jogos de talheres e pratos de mesa, objetos de bijuteria, seletores de rádios, instrumentos cirúrgicos e dentais, zíper, chaves de alta qualidade, reostatos, bombas de tereré e de chimarrão, trastos de escala de instrumentos musicais de cordas como: guitarras, o violão e o contrabaixo, entre outros.

Zamac

A Liga é feita de zinco (Zn) alumínio (Al), magnésio (Mg) e cobre (Cu). Esses materiais dão resistência muito grande à corrosão, a tração, aos choques e aos desgastes. Atualmente está sendo substituído pelo alumínio na confecção de uma enorme quantidade de peças, pela vantagem que esse metal é mais barato e mais leve.

Ligas de Titânio

Liga Ti-6Al-4V (Titânio/Alumínio/Vanádio)

A liga de titânio, com 6% de alumínio e 4% de vanádio. Essa liga com a qual se constrói o aparelho que substitui os ossos das juntas do quadril de pacientes, quando necessário. O material é biocompatível e não é jeitado pelo organismo, tem elasticidade próxima ao do osso humano e por isso substitui muito bem os ossos desse local. 

Liga Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo

Liga de titânio, alumínio, estanho, zircônio, molibdênio.

Liga Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo ou Ti-17. 

Liga de titânio, alumínio, estanho, zircônio, cromo, molibdênio.

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 

Liga de titânio 6% Alumínio, 2% estanho, 4% zircônio 2% molibdênio.

Ti-6Al-4V-2Sn

Liga de titânio alumínio 6%, vanádio 6% e estanho2%.

Ligas de Titânio do Tipo Alfa Beta.

Ti-6Al-4V-5CuO-5FeO 

Liga de titânio composta de 6% de alumínio, 4% de vanádio, 5% de óxido de cobre e 5% de óxido de ferro.

Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0,25Si 

Liga de titânio composta de 6% de alumínio, 2% de estanho, 2% de zircônio, 2% de molibdênio, 2 % de cromo,e 0,25% de silício.

Ligas de Titânio Tipo Beta

      

Esses tipos de ligas de titânio possuem baixa ductibilidade, e baixa resistência á tração.

   

Ti-13V-11Cr-3Al 

      

Liga de titânio composta por,vanádio 13% cromo, 11% e alumínio 3%.

      

Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al 

Liga de titânio composta por, molibdênio 8%, vanádio 8% ferro 2%, e alumínio 3%
       

Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr
          
Liga de titânio composta por, alumínio 3%, vanádio 8%, cromo 6%,  molibdênio 4% zircônio 4%.

Cu88Sn6Zn4Pb2

Liga de cobre CB22, com especificação americana SAE, de número 622, com (Cu) 88%, com estanho (Sn) 6%, Zinco (Zn) 4% e chumbo (Pb) 2%.

Cu83Sn7Zn3Pb7

Liga de cobre CB 23, com especificação americana SAE, de número 660, com (Cu) 83%, com estanho (Sn) 7%, Zinco (Zn) 3% e chumbo (Pb) 7%.

Cu88Sn8Zn4

Liga de cobre CB 24, com especificação americana SAE, de número 620, com (Cu) 88%, com estanho (Sn) 8%, Zinco (Zn) 4%.

Cu87Sn11Pb2

Liga de cobre CB 27, com especificação americana SAE, de número 63, com (Cu) 87%, com estanho (Sn) 11%, chumbo (Pb) (Zn) 2%.

Cu80Sn10Pb10

Liga de cobre CB 28, com especificação americana SAE, de número 64, com (Cu) 80%, com estanho (Sn) 10%, chumbo (Pb) (Zn) 10%.

Cu93Sn2Zn2Pb2

Liga de cobre CB 56 A, com especificação americana UNS, de número C83300, com (Cu) 80%, com estanho (Sn) 10%, chumbo (Pb) (Zn) 10%.
        

Usos Das Ligas Metálicas

Para se ter uma ideia da importância das ligas,  uma grande quantidade de ligas metálicas podem ser encontradas no mercado na forma de peças de usos em geral, somente as ligas de bronze há mais de trinta tipos, também há uma diversidade de ligas de titânio, diversas ligas de latão e de muitas outras e assim por diante. 
  
Utilização da Liga de Latão
                
É empregado na industria aeroespacial como por exemplo, insertos de latão na montagem de radar e antena de aviões. 
Na marinha broches e distintivos da aeronáutica, em rodas de leme de navios e barcos, em vigias de navios ou de espelhos dos navios, 
Na agricultura. 
Fixação, na forma de parafusos. 
Na pneumática como conexão para freios.
Nas canalizações, sejam sanitárias ou de gás, ou de água, se usa como peças de  encaixe de tubulação, cotovelos, adaptadores macho e fêmea de conexões de tubos, ou bico de mangueiras de gás, torneiras.
Na construção civil na canalização de instalações elétricas, componentes elétricos em geral, como pinos de tomadas, terminais de interruptores, dobradiças etc.
Tem utilidade como cabos decorativos. 
Na mecânica, parafusos, porcas, anéis de encaixe, tubos de latão para usinagem etc. 
Em partes de hardware.

Liga - Bronze TM23

A Liga de Bronze TM23 é utilizada na fabricação de bombas de água.
     
Fabrica-se também corpos de válvulas. Para que não sabe o que são corpos de válvula,  podemos citar o exemplo do corpo de válvulas do motor de um carro, que são peças localizadas no cárter da transmissão automática dos veículos. Elas captam o fluido e determinam qual circuito será alimentando com a pressão gerada pela bomba de óleo, são elas que alimentam as marchas disponíveis de trocas de velocidade do carro.
      
Com a liga de bronze TM23 fabrica-se também buchas mancais. 
   
Fabricam-se coroas. Para quem não sabe o que são coroas, são peças como por exemplo as coroas dentadas de bicicleta (essa coroa não é de bronze) onde se encaixa a corrente que faz girar as rodas. 
Anéis. Para quem não sabe o que são esses anéis, podemos citar um exemplo, são aqueles acessórios usados nos motores de carros.
        
Além desses há outros como:
Materiais hidráulicos e guarnições.
Placas de desgaste.
Mancais com alta velocidade e pressões elevadas.
Mancais para trem de laminação.
Trem de moendas. 
buchas para prensas. 
Sapatas, para quem não sabe o que são sapatas, nesse caso aqui, para ficar um pouco mais explicito para o leigo, podemos dizer que são peças que suportam tensões, trações, ou o peso de uma outra estrutura metálica colocada em cima,  por exemplo, sapatas de trens, ou as sapatas de carros, que são colocadas dentro do tambor de freios, próximo ao local onde é colocada a roda do veículo.
Fabrica-se ainda encostos etc. Sinos de igrejas.

Uso da Liga de Ferro Fundido
      
A liga de ferro fundido possui uma composição que pode ser preparada com carbono 3,2 % e silício 2,3 %, ou ainda com outras porcentagens na composição, somando ainda alguns outros componentes como manganês, molibdênio, cromo, vanádio etc, que podem ser adicionados na liga. Aparecem pelo menos 4 tipos de ligas de ferro fundido diferentes, a branca, cinza, de ferro fundido dúctil ou modular e o ferro fundido maleável. Cada uma tem a sua própria composição de preparação, no entanto a presença de silício, juntamente com o carbono é uma característica desse tipo de liga.
         
Utilidade  
Dependendo de cada tipo de liga, ela pode ser utilizada na produção de cilindros de laminação em máquinas, matrizes de estampagem, válvulas para vapor, e de recipientes de produtos químicos, cilindros para papel, girabrequins em veículos, diversos tipos de engrenagens, conexões para tubulações, sapatas de freios, caixa de engrenagens, bielas, coletores de escapamentos de carros, discos de freios, se adicionar titânio pode ser utilizado na fabricação de blocos de motores de ferro fundido etc.

Liga Alpaca - Utilidade

Por apresentar ductilidade, resistência á corrosão, de coloração esbranquiçada parecida com a prata, a alpaca possui brilho, portanto é utilizada na produção de objetos decorativos, bem como de bandejas de servir na cozinha e sala, pratos, talheres de mesa, entra na fabricação de válvulas hidráulicas, de cutelos, cremalheiras, seletores de estações num rádio, é também empregado na fabricação de instrumentos cirúrgicos, dentais, de zíper, chaves, reostatos, bombas de tereré, arames de resistores elétricos, molas de contato em equipamentos de telefonia e eletricidade, componentes de aparelhos ópticos e fotográficos, acessórios da construção naval, tem aplicação na fabricação de trastos de escala de instrumentos musicais de cordas, como o violão a guitarra o contrabaixo etc. Em alguns países é empregada na cunhagem de moedas.

Zamac - Utilização
   
As ligas zamac são de grande dureza e resistentes  à corrosão, são bastante dúctil, formam pelo menos 8 tipos diferentes de ligas, que são usadas na fabricação de fechaduras de residencias e de industrias, fivelas para cintos e calçados, rebites e enfeites para bolsas, carcaças de liquidificadores, batedeiras e ventiladores. Presta-se também para a fabricação de cobertura de motores, roldanas, microfones, engrenagens diversas, dobradiças de refrigeradores, componentes de relógios, grades de rádio e televisores, zíper, ponteiras, argolas, broches, medalhas, bijuterias em geral etc.

Utilização da Liga de Cobre Liga CB 27



Cálculos

1) Um lingote de 12 kg de bronze com 83 % de cobre 7% de estanho, 3 % de zinco, 7 % de chumbo, pergunta-se; qual é a massa dos componentes em gramas nessa peça?
     
Se:

       

Calculando a massa do estanho.

Calculando a massa do Zinco.

Calculando a massa do Cobre.

A soma das massas será:

         

Exercícios

1) Nas Ligas metálicas deve haver dois ou mais componentes e pelo menos um dos componentes é o principal. As ligas são criadas para modificar ou acrescentar as propriedades de cada metal constituinte da liga.
Assinale a alternativa que apresenta duas ligas de titânio e uma de bronze.

a) Ti-6Al-4V, FeS2, SnO2
b) Ti-6Al-4V, Ti-13V-11Cr-3Al, MnWO4
c) Ti-6Al-4V, Ti-13V-11Cr-3Al, (Cu,Sn)
d) TiO2, Ti-13V-11Cr-3Al, (Cu,Sn)
e) Ti-6Al-4V, Al2SiO5, Fe3O3

 2) Assinale a alternativa correta. O latão é uma liga metálica  de:
      
a) titânio, alumínio, estanho, zircônio, molibdênio, resistente à corrosão.    
b)  ferro e cromo, resistente à corrosão.
c) ferro, carbono, níquel, cromo, molibdênio, resistente à corrosão.
d) cobre e zinco, resistente á corrosão.
e) cobre, níquel e zinco, resistente à corrosão.

3) É uma liga de cobre (Cu) e níquel (Ni) e zinco (Zn) nessa liga a quantidade de cobre empregada é alta, de 60 a 65% com aproximadamente 18 % de níquel e 17 % de zinco. Essa liga possui boa ductibilidade, e quando utilizadas em meio corrosivos são bem resistentes á corrosão. Também é utilizada na confecção de: jogos de talheres e pratos de mesa, objetos de bijuteria, seletores de rádios, instrumentos cirúrgicos e dentais, zíper, chaves de alta qualidade, reostatos, bombas de tereré e de chimarrão, trastos de escala de instrumentos musicais de cordas como: guitarras, o violão e o contrabaixo, entre outros.

a) alpaca

b) zamac

c) liga de bronze TMC

d) latão

e) liga de alumínio.

4) A liga de ferro e carbono e cromo é uma:

a) liga de um metal com metal e outro metal.
b) liga de metal com um semi-metal e outro não metal.
c) liga de metal com não metal e outro metal.
d) liga de não metal com não metal, com outro não metal
e) liga de dois semi-metais, com um não metal.

5) A liga que apresenta ductilidade e resistência á corrosão, de coloração esbranquiçada parecida com a prata, possui brilho que leva á produção de objetos como bandejas de servir na cozinha e sala, pratos, talheres de mesa, entra na fabricação de válvulas hidráulicas, de cutelos, cremalheiras, seletores de estações num rádio, é também empregado na fabricação de instrumentos cirúrgicos, dentais, de zíper, chaves, reostatos, bombas de tereré, arames de resistores elétricos, molas de contato em equipamentos de telefonia e eletricidade, componentes de aparelhos ópticos e fotográficos e acessórios da construção naval é a:

a) Bronze TM23 - liga -  cobre, estanho, zinco, e chumbo.
b) Ti-6Al-4V-2Sn - liga de titânio, alumínio, vanádio, estanho.
c)  zamac - liga de alumínio, zinco, magnésio e cobre. 
d) alpaca - liga de cobre (Cu) e níquel (Ni) e zinco (Zn).
e) aço - liga de carbono, níquel, cromo, molibdênio. 

Bibliografia

Propriedades e aplicações I informações técnicas I Titânio ...
www.infonet.com.br?sitemetais-e-ligas-conteúdo-ler.phb?codAssunto...

Propriedades da liga de titânio, leia mais em M & S
www.manutençãoesuprimentos.com.br/...4780-propriedades-da-liga-de-...

Formação das ligas de titânio 
ftb.demec.ufp.../Fundição%20Obtenção%20e %20Formação%20...

Bronze - Termoquímica São Paulo SA
www.termomecnica.combr/default.asp?p=bronze

Principais Ligas, Formatos, Caracterisiticas e Aplicações do ...
www.shockmetais.com.br/especificaçoes/bronze/plig

Bronze Liga SAE-68A - Coppermetal
www.coppermetal.com.br/produtos_bronze_sae68a.htm

5- elementos de liga nos ferros fundidos cinzentos ... - infomet
www.infomet.com.br/siteaços-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo.

Aula 5 - Aços e Ferros Fundidos
http//Kaiohdutra.files.wordpress.com/aula-5-aços-e-ferros-fundidos.p...

O Cobre - Etec Jorje Street
www.jorjestreet.combr/arquivos/professores/neris/cobre.pdf

Metais

                     
                              Metais 

           
Metais - Definição

Os metais são sólidos, (com exceção do mercúrio) são bons condutores de eletricidade, conduzem também calor, a estrutura do arranjo dos átomos dos metais é a cristalina, no seu estado de pureza possuem até brilho, quando são polidos apresentam essa característica. Possuem, maleabilidade, ductilidade, condutibilidade, os pontos de fusão e ebulição são altos.

Dureza Dos Metais

Elemento  químico	Símbolo	Dureza
Sódio	Na	0,4
Estanho	Sn	2,0
Cálcio	Ca	2,5
Chumbo	Pb	2,5
Ouro	Au	3,0
Níquel	Ni	4,5
Ferro	Fe	4,5
Irídio	Ir	6,5
Ósmio	Os	7,0
Tungstênio	W	7,0
Crômio	Cr	8,9

                     

Conformação Dos Metais

Define-se conformação dos metais o forjamento, laminação, extrusão, estiramento, estampagem.

Forjamento

Em primeiro lugar para que haja o forjamento do metal este deve ser ductil, ou maleável ou ainda, ter a qualidade que possa ser batido (martelado a frio ou quente, numa bigorna) que possa ser distendido ou comprimido,(Prensado), dobrado, achatado ou transformado em chapas por enorme pressão, sem que haja o rompimento do metal.
A forja consiste em colocar o metal que foi aquecido numa fornalha e ainda no estado incandescente sobre uma bigorna, martelar e modelar.
    
Ustulação
    
Para Minérios de Metais Nobres

Os minerais considerados como nobres são, o ouro, a prata, o cobre e o mercúrio. A ustulação para esses tipos de minérios se faz pelo seu aquecimento com a presença de gás oxigênio, que libera como produto final, geralmente o sulfeto e o metal desejado já reduzido. 

Exemplo a ustulação da argentita (Ag2S) mineral do qual se obtém a prata.

Ag2S     +     O2    ----- Δ -----   2 Ag   +    SO2   

A Ustulação Para os Minérios de Metais Não Nobres

A ustulação para esses tipos de minérios, consiste no aquecimento ou queima do sulfeto de um mineral na presença de O2 para a formação de óxido. 
Exemplo o sulfeto de zinco (ZnS) pela ustulação se transforma em óxido que depois é purificado pelo processo de redução. 

Exemplos de Metais

Ouro (Au)
    
A massa atômica do ouro é 197 u ou 197 gramas por mol, densidade 19,32 g/cm3, ponto de fusão a 1064ºC e ponto de ebulição 2970 ºC.

Um dos processos de purificação do ouro é feito por ustulação, ou seja, processo pelo qual os seus sulfetos são queimados para se obter o ouro puro.

Prata (Ag)
A massa atômica da prata é aproximadamente 108 u ou 108 gramas por mol, densidade é 10,49 g/cm3, ponto de fusão de 961,8 ºC e ponto de ebulição é de 2162 ºC.    

Um dos processos de purificação da prata é feito por ustulação, ou seja, processo pelo qual os sulfetos de prata são queimados para se obter a prata pura. A prata também no seu último estágio é obtida pura por refinamento eletrolítico, ou processo eletrolítico.

Ferro (Fe)

A massa atômica do ferro é de aproximadamente 56 u ou 56 gramas por mol, a sua densidade é 7,87 g/cm3, o ponto de fusão é de 1538 ºC e o ponto de ebulição é de 2861 ºC   
O ferro na forma de metal é obtido industrialmente por processos siderúrgicos em alto forno.

Cobre (Cu)
  
Há diferentes processos de obtenção, quando o mineral de cobre é formado por sulfeto, o processo é feito por ustulação. O processo final da produção do cobre na forma de metal puro é por processo eletrolítico.

Alumínio (Al)

A massa do alumínio é 27 u ou 27 gramas por mol, a sua densidade é 2,75 gramas por cm3, o seu ponto de fusão é de 660 ºC, e o ponto de ebulição é de 2519 ºC.

A parte final de sua obtenção como metal purificado é feita por eletrólise.

Zinco (Zn)

A massa do zinco é aproximadamente 65 u ou 65 gramas por mol, a sua densidade é 7,14 g/cm3, o seu ponto de fusão é de 419 ºC e o seu ponto de ebulição é de 907 ºC.
O metal de zinco purificado é obtido por eletrólise

Antimônio (Sb)

A massa do antimônio é 121,7 u ou 121,7 gramas por mol, a sua densidade é de 6,697 g/cm3, o seu ponto de fusão é de 630 ºC, e o seu ponto de ebulição é de 1587 ºC, a dureza do material é 3.
O metal puro é obtido por eletrólise.

Nióbio (Nb)

A massa do nióbio é aproximadamente 93, o seu ponto de fusão é 2477 ºC, e o seu ponto de ebulição é 4744 ºC, a dureza do material é 6.0.
O metal purificado é obtido por eletrólise.

Titânio (Ti)

Por injeção de pós com o uso da metalurgia do pó convencional ou ainda por processos de eletrodo rotatório à plasma.

Tungstênio (W)
     
No Brasil no Estado do Rio grande do Norte o tungstênio é encontrado. Obtido a partir do mineral scheelita (CaWO4) ou da wolframita (Fe,Mn)WO4 

Molibdênio (Mo)
        
O molibdênio é obtido do mineral molibdenita (sulfeto de molibdênio), principal minério de obtenção industrial que feito por redução do  trióxido de molibdato (MoO3).
      
Cromo (Cr)
         
A massa do cromo ou crômio é 24 U ou 24 gramas por mol, a sua densidade é 7,2g/cm3, o ponto de fusão é de 1907 ºC e o ponto de ebulição é de 2671ºC. O cromo é obtido pelo processo de redução em aquecimento.
      
Manganês (Mn) 

O metal puro de manganês é obtido no último estágio da preparação, que é feita por eletrólise e pós eletrólise. 

Presença Dos Minerais Na Superfície Terrestre.
   
Oxido de Cromo III (Cr2O3)

O mineral óxido de cromo III não é encontrado em grandes proporções, está presente com 0,012 % da massa da crosta terrestre.

Óxido de Manganês ou Pirolusita 
   
O mineral óxido de manganês ou pirolusita é encontrado relativamente em grandes proporções, está presente com 0,11 % da massa da crosta terrestre.

Pentlandita (FeS.NiS)

A pentlandita é o principal minério utilizado na obtenção do níquel metálico, os minerais dos quais se obtém o níquel são relativamente raros com uma proporção de 0,01% da massa da superfície terrestre.

Obtenção dos Metais
  
Siderurgia
         

Obtenção do Ferro 

  

O ferro é obtido por processo siderúrgico em altos-fornos. O alto-forno tem o sentido literal da palavra devido a altura chegando de 30 até 40 metros de altura com 10 metros de diâmetro. Há altos-fornos de tamanho menores utilizados na indústria de metalurgia.

O processo de produção do ferro metálico se dá da seguinte forma. Num alto forno é despejado carvão coque misturado com o minério de ferro (Fe2O3) e calcário (CaCO3). Na parte superior do alto-forno, com a temperatura de aproximadamente 700 ºC o mineral começa a sua fusão e a liberação de CO2, nesse local começa a purificação do ferro. Em seguida na parte mais abaixo, com a temperatura por volta de 1000ºC o calcário despejado reage, produz óxido de cálcio (CaO) e parte do monóxido de carbono é utilizado. O CaO se mistura e interage com os compostos de silicatos, formando por exemplo, o CaSiO3 ou o CaAl2O4 e com outras impurezas retiradas do minério de ferro separando-os. 
Ao mesmo tempo, ao entrar em combustão, o carvão coque, produz o monóxido de carbono (CO) e o mineral de ferro completa a sua fusão, na zona de 1600 ºC, o monóxido de carbono se une ao ferro e o reduz e em seguida sai como CO2. Nessa parte é injetado ar em alta pressão, que favorece a queima do restante de carbono e ajuda a retirar o seu excesso que também sai na forma de CO2. Nessa fase o ferro vai se tornando cada vez mais reduzido pela ação do carbono agregado e devido ao peso do metal e da gravidade, desce, nesse ponto o minério de ferro metálico já completamente reduzido vai se acumulando no fundo do alto forno, e o calcário que sofreu decomposição, produz o óxido de cálcio (CaO), que interage com as impurezas separadas do minério derretido, por ser mais leve, e flutua sobre o ferro metálico derretido.

A reação da hematita com monóxido de carbono e a produção de ferro metálico.
         

Obtenção do Cromo
    
Reação do Óxido de Cromo III Com Carbono

O minério óxido de cromo (Cr2O3) reage com carbono (C) que é o redutor sob aquecimento, produzindo o cromo metálico e monóxido de carbono.

Observe a reação.

Reação do Óxido de Cromo III Com Alumínio Metálico
      
Processo Chamada de Aluminotermia

Outro modo de obtenção do cromo é através do alumínio, chamado de aluminotermia. A técnica é realizada segundo a reação: o minério óxido de cromo III reage com alumínio metálico que é o redutor, a quente, produzindo cromo metálico e óxido de alumínio.

A reação pode ser observada a seguir.

Obtenção do Alumínio

Método de Héroult & Hall
        
O método consiste na eletrólise da alumina (Al2O3) dissolvido em criolita (Na3AlF3) em ponto de fusão a 1000 ºC, tendo como eletrodo de carbono grafite. O ânodo libera gás oxigênio da alumina que vai para o eletrodo de carvão reagindo com o carbono se transforma em CO2 que é liberado.
       
Obtenção de Estanho

O mineral cassiterita reage com carbono o redutor e sofre redução em temperatura de fusão, produzindo estanho metálico e monóxido de carbono. 
A reação é esquematizada abaixo.

Obtenção de Chumbo 

Ustulação

A primeira etapa é feita pelo processo de ustulação, o minério galena reage sob aquecimento com oxigênio e produz óxido de chumbo II.

     
Redução Pelo Carbono

A segunda etapa é da redução do óxido de chumbo II pelo carbono, que reage sob aquecimento produzindo o chumbo metálico e monóxido de carbono.

Obtenção do Zinco do Mineral Blenda

Ustulação

O primeiro processo de preparação é a reação de ustulação do minério blenda com oxigênio em alta temperatura para produzir o zinco metálico.

        

Redução do óxido de zinco

Numa segunda etapa o óxido de zinco formado, reage com carbono que é o redutor, em alta temperatura e produz o zinco metálico e monóxido de carbono.

Obtenção da Prata 
     
Ustulação
       
Esse processo se resume do seguinte modo: o mineral da prata, a argentita, reage com oxigênio em alta temperatura e forma a prata metálica mais anidrido sulfúrico, ou dióxido de enxofre.

Obtenção do Mercúrio 
       
Ustulação do Cinábrio
           
O mineral cinábrio na presença de oxigênio, reage ao aquecimento, e produz o mercúrio metálico e anidrido sulfúrico.

Obtenção do Cobre
      
Processo Eletrolítico
     
O cobre obtido pelo processo de metalurgia possui uma pureza de 98 %, para ser utilizado como condutor elétrico necessita ser purificado ainda mais para evitar a resistência elétrica.

Processo Técnico
       
Num recipiente chamado de cuba eletrolítica coloca-se solução aquosa de sulfato de cobre CuSO4 que se dissocia e forma SO42- e Cu2+.
Na solução deverá passar uma corrente elétrica que será ligada a um ânodo polo positivo ( + ) e a um cátodo, polo negativo (-).
O ânodo deverá ser de cobre, uma placa de cobre por exemplo. A solução de sulfato de cobre, de pureza 98 % também serve como ânodo.
O cátodo poderá ser uma placa de aço inoxidável.
Para o ânodo, placa de cobre, o cobre oxidado (Cu²+) da solução, ainda impuro, migra.
Do mesmo modo, outros metais como ouro (Au), prata (Ag), platina (Pt) ferro (Fe), zinco (Zn) presentes na solução, também migram para esse ânodo e se juntam ao cobre impuro. 
Com a atuação da corrente elétrica o cátodo com a carga positiva, começa atrair o cobre do ânodo e esse cobre que está oxidado como Cu²+, recebe 2 elétrons e se torna reduzido Cuº e se fixa no cátodo ou placa de aço inox. É o cobre já purificado.
Os outros metais nobres como ouro, prata, níquel, que estavam junto com o cobre oxidado do ânodo, não oxidam e descem para o fundo da cuba eletrolítica formando a lama anódica.
Os metais não nobres como o ferro zinco níquel se oxidam no ânodo, mas não conseguem se reduzir no cátodo e permanecem na solução. 
A lama anódica, posteriormente poderá ser aproveitada pela extração ou venda dos materiais como o Au, Ag, Pt, sílica, e restos de outros minérios presentes.

Obtenção do Manganês
    
O manganês é obtido a partir do óxido de manganês que sofre redução com carbono e se transforma no metal manganês e gás carbônico.

A reação é a seguinte:
      
MnO2          +        2 C    ------------->  Mn     +      2 CO
Óxido de manganês                carbono                                  manganês                  gás carbônico
       
Obtenção do Manganês por Aluminotermia
      
O nesse processo o alumínio entra como redutor do manganês, reagindo com o dióxido de manganês ou piroluzita transformando-a em manganês metálico.

3 MnO2      +     4 Al      ------------->   2 Al2O3    +     3 Mn
Óxido de manganês         alumínio                                       trióxido de alumínio        manganês

Uso Dos Metais

O Uso do Ferro
     
O ferro é utilizado na construção civil, na forma de vergalhões no concreto armado, na fabricação de trituradeiras, trilhos de trens, tem seu emprego na forma das ligas de aço formada com níquel e cromo, que se presta às confecções de ferramentas como tesouras, martelos, facas, arames, chapas, motores, é utilizado na formação de ligas como o latão, e ainda de outros diferentes tipos de aços, como o aço inox para pias de cozinha, e utensílios como chaleiras, bules, panelas. Tem seu emprego na indústria automobilística, naval e aeronáutica. É ainda utilizado como corante na forma de óxidos que apresentam cores amarela, vermelha, marrom, azul etc. 

O Ferro Nos Organismos Vivos 

O ferro está presente no núcleo pirrólico da hemoglobina do glóbulo vermelho sanguíneo e é o responsável pelo transporte do oxigênio no sangue, o sulfato ferroso é utilizado como suplemento nutricional, é utilizado na preparação de meios de cultura para bactérias em laboratório. O ferro ainda faz parte da constituição dos citocromos que são proteínas de membranas de organelas internas de células eucariontes como as membranas das mitocôndrias e do retículo endoplasmático, está presente na ferrodoxina e em enzimas como as catalases e as peroxidases.  Ainda tem seu emprego na estruturação dos cloroplastos das plantas.

O Ferro Nos Alimentos

O ferro também está presente em muitos alimentos como as carnes em geral e peixes, na gema de ovo, em pães de cevada e de soja, nas ervilhas e lentilhas, feijão branco, beterraba, agrião e muitos outros.
Os vegetais utilizam o ferro na síntese da clorofila.

O acúmulo de ferro no organismo pode levar a toxicidade. Sem ferro no organismo, este fica sujeito a anemias, porém em excesso pode causar a deposição do ferro nas células do fígado, ou no baço, na medula óssea, miocárdio e glândulas endócrinas em geral, levando a destruição celular local, fibrose e insuficiência do órgão.

Uso do Ouro

O ouro é utilizado como moeda de troca pelo povo antigo até nossos dias num período de 5000 anos, atualmente é utilizado como reserva monetária. Na joalheria, é utilizado na produção de ligas de prata e cobre na confecção de jóias. Na gastronomia é utilizado na decoração de doces e bolos, em microscopia é utilizado no revestimento de material biológico, o que permite a visualização através de microscopia eletrônica de varredura. Em eletrônica é também empregado na tecnologia de satélites artificiais, aplicado em placas de computadores, celulares, tela de televisão, câmeras fotográficas, também em revestimentos de vidros de janelas de edifícios para refletir a radiação infra-vermelha impedindo a sua penetração nos ambientes.
O ouro também é utilizado industrialmente como catalisador acelerador de reações, na medicina nas aplicações terapêuticas do câncer (quimioterapia), no reumatismo na Aids, malária, problemas de pele e nas cirurgias, como malhas na restauração de vasos sanguíneos.

Uso do Manganês
      
O manganês é utilizado na indústria da produção de aço.

Cálculos
     
1) Sabendo que para ser produzido um quilograma de alumínio metálico puro, necessita-se em média de 2 quilogramas de alumina (Al2O3) que é obtida a partir de 4 ou 5 quilogramas de bauxita e 50 gramas de criolita (Na3AlF3). Com esse conhecimento pergunta-se: para se produzir uma tonelada de alumínio, quantos quilogramas de criolita são necessários?

Assinale a alternativa correta.

a)  0,5 kg               b) 500 g             c) 5,0 kg               d) 5000 g               e) 50 kg

Resolução

Uso do Crômio

O crômio é usado na produção de ferro-crômio na composição do aço inoxidável, formando liga metálica com 11% de cromo, eletro-platina, pigmentos, no curtimento de couros, tijolos refratários de cromo, ácidos de crômio, cromatos usados na preparação de corantes e tintas, na cromagem, na proteção de madeira (preservação) o dióxido de crômio é utilizado para magnetização de fitas magnéticas, o dicromato de potássio (K2Cr2O7) é empregado como substância reativa na limpeza de vidros.

Exercícios

1) Assinale apenas a correta. Podemos definir os metais como sendo: 

a) bons condutores de sons, de ondas, a estrutura atômica dos metais é compacta, possuem instabilidade, são duráveis quando expostos as intempéries sem proteção.

b) compostos de ferro, altamente resistentes á tração. Possuem intensa refletibilidade e leveza são isentos de corrosão e não se oxidam durante longo tempo de exposição.

c) maus condutores de eletricidade por esse motivo são isolantes, barram o calor a distância, não tem ductilidade e nem flexibilidade, por isso são duros e resistentes.
d) bons condutores de eletricidade, mas não de calor, a estrutura atômica dos metais é molecular covalente. Possuem, leveza, e os pontos de fusão e ebulição são baixos.
e) bons condutores de eletricidade, de calor, a estrutura atômica dos metais é a cristalina. Possuem, maleabilidade, ductilidade e os pontos de fusão e ebulição são altos.

2) A reação a seguir é uma reação de obtenção:

a) de ferro pelo processo siderúrgico.
b) de cromo, pelo óxido de cromo III com alumínio metálico.
c) de cromo, pelo óxido de Cromo III Com Carbono.
d) da prata, pela ustulação da argentita (Ag2S).
e) de estanho por redução, pelo aquecimento da cassiterita com carbono.


3) O mineral zinco pode ser obtido industrialmente em duas etapas. A primeira etapa é de oxidação é a segunda etapa é de redução.

Observe a sequência da reação a seguir.

a) A reação apresentada é um processo de oxidação do óxido com carbono, em aquecimento.
b) A reação apresentada é um processo de redução do óxido com carbono, em aquecimento.
c) A reação é um processo siderúrgico para obter o metal zinco, em aquecimento.
d) A reação acima é o processo de ustulação do óxido de zinco, em aquecimento.
e) A reação é um processo com o uso do oxigênio em aquecimento para obtenção de zinco.

4) Os seres humanos também necessitam do ferro na alimentação para viver. O uma das funções do ferro além de várias outras, é estar presente na constituição da hemoglobina do glóbulo vermelho do sangue que é o responsável pelo transporte do oxigênio dos pulmões para as células. A falta do ferro no organismo causa vários tipos de transtornos, porém o ferro em excesso pode levar a depositar-se em órgãos como glândulas e tecidos e levar respectivamente a problemas como:

a) na falta causa arritmias ferroprivas, no aumento acima do normal, inibe a oxidação.
b) na falta causa tremores no corpo, no aumento acima do normal, neutrofilia.
c) na falta causa hiperemias passivas, no aumento acima do normal a ação da siderofilia.
d) na falta causa crises hematopoiéticas, no aumento acima do normal, hipervolemia.
e) na falta causa anemias ferroprivas, no aumento acima do normal, toxicidade e patologias.

5) O processo para obtenção de cobre metálico de altíssimo grau de pureza chama-se:
      
a) ustulação.
b) oxidação.
d) eletrolítico.
c) metalurgia.
d) galvanoplastia.

6) Existem dois minérios mais utilizados na produção do cobre metálico que são:

a) gipsita composta de CuS2 e a hematita composta principalmente de CuFeS2.

b) calcosita composta de Cus2 e a calcopirita composta principalmente de CuFeS2. 

c) hematita composta de Fe2O3 e a siderita composta principalmente de FeCO3. 

d) malaquita composta de CuCO3 e a azurita composta principalmente de Cu3(CO3)2(OH)2.

e) esfarelita composta de ZnFeS e a azurita composta principalmente de Cu3(CO3)2(OH)2.

7) O ferro gusa para ser produzido passa por várias etapas de purificação do minério do qual é obtido. Porém na etapa final da preparação entra o:

a) silicato, energia térmica, dióxido de enxofre e produz o aço.

b) calcário, energia elétrica, monóxido de carbono e produz o ferro gusa.

c) minério de ferro, energia térmica, monóxido de carbono e produz o ferro gusa.

d) escória, dióxido de enxofre, monóxido de nitrogênio e produz o ferro gusa.

e) minério de ferro, energia elétrica, monóxido de carbono e produz o aço.

Bibliografia

Eduardo Leite Do Canto - Minerais, Minérios Metais, De Onde Vêm Para onde Vão? Editora Moderna 2002.

Antimônio - Wikipédia, a enciclopédia livre
https://pt.wikipedia.org/wiki/Antimônio...

Sobrecarga e quelação de ferro na anemia ... - SciELO
www.scielo.br/scielo.php?script+sci_arttext&pid=S1516...

Texto em construção.