Metais

De que forma o homem utiliza os metais?

Provavelmente você já deve ter ouvido falar em metais, ou mesmo conhece alguns metais. Escreva em uma folha tudo o que você conseguir lembrar sobre esse tema.

De posse das suas idéias já registradas na folha, monte um grupo de, no máximo, três pessoas e discuta os aspectos que parecem concordantes e/ou discordantes. Em seguida, o grupo deve fazer um resumo de tudo o que foi discutido.

Para a próxima aula traga algum material que você julga ser metal para que possamos utilizar em sala de aula.

Os Metais

Encontramos, com freqüência, vários metais em nossa vida diária, como, por exemplo, ferro, ouro, cobre, alumínio etc. Se prestarmos atenção, notaremos que os metais e suas ligas estão sempre presentes nos diversos setores da atividade humana: construção civil, indústria de veículos automotivos, meios de transporte e de telecomunicações, indústria química, medicina, odontologia etc.

Desde que começaram a ser utilizados, os metais ocupam um papel fundamental na história da humanidade. Os egípcios usavam lâminas de cobre como espelhos e fabricavam pentes de latão - liga de zinco e cobre. Os romanos usavam o cobre em bombas d’água e o chumbo nos encanamentos de distribuição de água. A máquina impressora de Gutemberg, as máquinas da Revolução Industrial e, atualmente, bicicletas, aviões, foguetes, todos construídos com metais, são também exemplos da sua importância.

Hoje o plástico vem sendo cada vez mais utilizado, mas ainda não é capaz de substituir os metais em certas atividades. É por essa razão que os metais e suas ligas ainda ocupam lugar de destaque no cenário mundial. Como seria a vida do homem moderno se, em dado instante, se esgotassem todas as fontes de metais do mundo e se todos os equipamentos e instalações feitos de metal fossem destruídos?

Por que os metais são tão importantes? O que faz com que os metais desempenhem uma gama tão variada de funções? Quais são os benefícios que a utilização dos metais traz para a humanidade?

Os metais apresentam algumas propriedades que fazem com que eles sejam úteis para variadas aplicações. Eles apresentam propriedades diferentes, que variam conforme sua natureza.

Consideremos, primeiramente o brilho e a cor. Quando polidos, os metais mostram-se brilhantes. Isso se deve ao fato de refletirem luz. Se o metal refletir todas as cores do arco-íris, sua coloração será prateada. Caso contrário, refletirá a cor que ele não absorve: como o ouro que é amarelo e o cobre que é avermelhado.

O ouro e a prata, por serem metais de maior brilho, são usados em joalherias. Utilizados na fabricação de moedas, esses dois metais, e também o cobre, são chamados metais de cunhagem.

O ouro 18 quilates é uma liga que contém 75% de ouro, 12,5% de prata e 12,5% de cobre. O ouro de cunhagem contém 90% de ouro e 10% de cobre. A prata de cunhagem contém 90% de prata e 10% de cobre.

Outra propriedade a ser considerada é a condutibilidade elétrica. A prata, por exemplo, é um metal que apresenta alto grau de condutibilidade. Entretanto, seu elevado preço não permite o seu uso na fabricação de fios elétricos. Nesse caso, emprega-se o cobre, que também é um bom condutor e apresenta custo mais baixo.

A diferença no grau de condutibilidade é importante. Numa lâmpada elétrica, há muitos metais: zinco, cobre, estanho, chumbo, ferro, níquel e tungstênio. O filamento é de tungstênio, cujo grau de condutibilidade elétrica é cerca de 340 vezes menor que o da prata. Devido à sua condutibilidade moderada, oferece certa resistência à passagem de corrente elétrica. Isso faz com que o metal se aqueça a tal ponto que se torna incandescente, emitindo luz.

Outra característica do tungstênio que favorece o seu uso na filamento da lâmpada é a sua elevada temperatura de fusão ( cerca de 3410° C). Dessa forma, o filamento não se funde com a passagem da corrente elétrica.

Do ponto de vista tecnológico, a dureza e a densidade também são propriedades importantes. O ferro e o alumínio são classificados como metais duros. O magnésio, o alumínio e o titânio são considerados metais pouco densos (inferior a 5 g/cm3).

Costuma-se afirmar que o titânio é o metal do futuro. Na construção de aviões supersônicos, ele é o metal que oferece as maiores vantagens. Uma delas é a sua temperatura de fusão (cerca de 1670° C) que o coloca em posição favorável se comparado, por exemplo, ao alumínio, cuja temperatura de fusão (cerca de 660° C) é relativamente baixa. Quando o avião está em movimento, a temperatura tende a se elevar ao longo de todo o corpo do avião, devido ao atrito do ar com suas paredes metálicas. Se este tipo de avião fosse construído com alumínio a possibilidade de algumas partes entrarem em fusão seria muito maior.

A medicina também utiliza metais em instrumentos e aparelhos de implantes cirúrgicos, como válvulas, marcapassos e articulações artificiais. Materiais metálicos usados nesses casos devem oferecer grande resistência à corrosão, pois muitos deles permanecem no corpo humano. Na odontologia, metais são usados em restaurações, sob a forma de amálgamas, em armações metálicas para próteses, brocas, boticões e outros.

A maleabilidade, que permite moldar e deformar, também é uma propriedade importante. O ouro é tão maleável que se consegue obter dele folhas finíssimas (filmes). Esses filmes são usados nos visores dos capacetes de astronautas, nos vidros das cabines dos aviões e nos veículos espaciais como proteção contra radiações infravermelhas.

Você percebeu, com esses exemplos, a importância e a variada utilização dos metais na nossa sociedade atual. E, podemos concluir que o uso dos metais é determinado pelas suas características. O emprego de certo metal em uma dada aplicação se deve ao modo como este metal se comporta, ou seja, suas propriedades específicas.

Livro: Os metais e o homem

Comparando este texto com as suas idéias registradas na aula passada:

1. faça uma lista dos pontos que você considera comuns. Explique.
2. faça uma lista dos aspectos que você não conhecia.
3. cite os termos que não ficaram claros durante a leitura.

Na aula passada, nós discutimos as diversas aplicações que os metais têm na sociedade atual e vimos que eles também foram muito importantes em épocas passadas. Faça uma pesquisa em livros para responder a essas questões: A quanto tempo o homem utiliza os metais? Como o homem vem utilizando os metais através dos tempos? Quais eram os objetivos de utilização? A que propósito serviram? Foram importantes? De que forma?

Você sabe que os metais, desde que foram descobertos, sempre tiveram grande participação no desenvolvimento das sociedades, inclusive atualmente. Mas, de onde eles vêm? Como são obtidos?

Necessários à manufatura de objetos que utilizamos em nossa vida quotidiana, os metais são provenientes do subsolo. Em geral os metais não são encontrados no subsolo "prontos para uso", mas sim fazendo parte da composição de minerais denominados "minérios".

Porém, nem tudo o que faz parte da crosta terrestre é tido como recurso mineral. Considerar determinado jazimento mineral como tal depende da utilidade que ele possua e da existência de conhecimento tecnológico para realizar o seu aproveitamento.

Uma tonelada de minério de ferro custa hoje, no mercado internacional, poucos dólares, enquanto uma tonelada de ferro (metal) não é vendida por menos de 100 dólares. É evidente que ter o conhecimento de como transformar minério de ferro em ferro faz com que o valor do material seja fantasticamente aumentado. Assim, a posse de recursos minerais por um país não representa, por si só, garantia de prosperidade econômica.

Além disso, os recursos minerais não se acham distribuídos de maneira uniforme por todo o globo terrestre, como podemos ver pelos mapas que estão na sala de aula.

O metal alumínio que utilizamos para confeccionar utensílios domésticos é proveniente de minerais que apresentem o alumínio em sua constituição. O mineral mais utilizado para a obtenção do alumínio é a bauxita (mistura de óxido de alumínio com outras substâncias).

Para poder explorar o alumínio metálico é necessário transformar o mineral quimicamente, ou seja, transformar o óxido de alumínio em alumínio metálico. Assim, primeiramente a bauxita é purificada, fornecendo o óxido de alumínio (Al2O3) puro, conhecido como alumina. Em instalações industriais apropriadas, a alumina é, então, submetida a uma reação química que produz a substância simples alumínio (Al0).

Ao processo em que a alumina é transformada em alumínio metálico damos o nome de metalurgia. Podemos generalizar, dizendo que a metalurgia é uma seqüência de processos que visa à obtenção de um elemento metálico a partir de seu minério.

Ao executar esse processo, uma empresa parte de um mineral barato - a bauxita - e, através do uso de tecnologia apropriada, o converte em uma substância com valor maior, o alumínio metálico.

No entanto, a transformação do minério em metal não ocorre da mesma maneira para todos os metais, existindo, assim, metais mais fáceis de serem transformados e outros mais difíceis. Existem ainda alguns metais que se encontram na natureza na forma metálica, como é o caso da platina e do ouro.

Livro: Minerais, minérios, metais

1. Você já sabia que a maioria dos metais era proveniente de minerais? Em caso afirmativo, você poderia citar alguns minerais que você conhece?

2. No texto podemos observar que alguns metais são encontrados na natureza na forma metálica, ou seja sem a necessidade de passar pelo processo de metalurgia. Proponha uma explicação para esse fato.

3. Quais foram os aspectos que não ficaram claros durante a leitura do texto?

Para que possamos conhecer um pouco mais sobre os termos mencionados no texto, faremos uma visita ao Museu de Geociências. Para acompanhar melhor a visita, siga o roteiro proposto e faça todas as anotações pertinentes.

1. Na sala do museu, especialmente nas vitrinas horizontais, você deverá observar amostras de minerais. Verifique se estas amostras estão distribuídas aleatoriamente ou se foi utilizado algum critério de classificação. E, caso positivo, qual(is) é(são) este(s) critério(s)? (forma, cor, brilho, composição química, tamanho etc.)

2. Existem amostras do mesmo mineral (etiqueta com o mesmo nome), mas com evidentes variações de cores. Cite pelo menos dois minerais que se enquadram nesta categoria. Quais os motivos para esta variação?

3. Liste pelo menos 5 "minerais gemológicos" que estão no museu e que você sabe que são utilizados para confecção de jóias. Veja as vitrinas 3, 28, 31, 32 etc. Quais as características comuns a estes minerais e que os tornam susceptíveis a serem usados como "gemas"?

4. Existem alguns minerais que, em grandes quantidades, tornam-se importante fonte econômica de elementos como chumbo (Pb), ferro (Fe), manganês (Mn) etc. Estes minerais são denominados "minérios". Você conhece algum minério entre os minerais que estão no museu? Liste pelo menos cinco nomes de minérios e os elementos que eles fornecem.

5. Os minerais observados no museu são peças especiais, geralmente de qualidade excepcional catalogadas como "peças de museu", às vezes de um único cristal, outras vezes constituindo agregados de vários cristais (da mesma espécie mineral ou de diversas espécies associadas). Em algumas vitrinas do museu, você irá observar amostras de rochas, que também são agregados de minerais. Quais as diferenças entre as rochas e os minerais expostos?

6. Alguns minerais e rochas são importantes formadores de materiais de construção. Dentre eles destacam-se a calcita (utilização para cal e cimento), o quartzo (vidro e areia), o feldspato (materiais cerâmicos) e algumas rochas. Destaque, a seu critério, as características específicas, do ponto de vista de sua utilização, de cada um desses materiais.

7. Nos balcões 9, 10, 11 e 12 aparecem importantes minerais utilizados na indústria. Construa uma tabela que mostre claramente o nome do mineral, a procedência, qual a principal substância extraída e a utilização como matéria-prima de quais materiais.

8. Qual o mineral que você achou mais interessante na visita? Por quê?