Obtenção de metais a partir de seus minérios

Onde entra o conhecimento químico? De que forma a química está envolvida em toda essa discussão?

Utilização de energia na obtenção de metal

Os metais são encontrados na natureza, geralmente sob a forma de compostos. Tais compostos, quando passíveis de exploração econômica, são denominados minérios e, tratados adequadamente, fornecem a maioria dos metais que o homem utiliza. O tratamento de minérios para extração dos metais é realizado em escala industrial; podemos entretanto produzi-los para estudo, em escala experimental.

PROCEDIMENTO

CUIDADO AO REALIZAR O EXPERIMENTO: NÃO APROXIME-SE DA CHAMA!!!

Coloque no tubo de ensaio aproximadamente uma colher rasa de óxido de cobre; adicione uma colher cheia de carvão em pó; agite o tubo para misturar as substâncias. Retire, com auxílio de uma espátula, um pouco da mistura e coloque sobre um vidro de relógio. Coloque água de cal até a metade do béquer.

Em seguida, adapte ao tubo de ensaio a rolha com o tubo plástico encaixado. Segure-o com a pinça de madeira de tal forma que a outra ponta do tubo plástico fique mergulhada na solução de água de cal.

Aqueça a mistura durante alguns minutos, observando o que acontece à água de cal.

Após notar alguma mudança, retire o plástico da solução e continue aquecendo o tubo de ensaio por mais cinco minutos. Quando o tubo esfriar despeje seu conteúdo sobre o outro vidro de relógio e compare-o com o não aquecido. Anote suas observações.

ANÁLISE DOS DADOS

1. Descreva as etapas necessárias para o obtenção de um metal.
2. Que tipo de transformação foi observada? Como podemos classificar?
3. Represente a transformação observada.
4. Um dos testes para identificação do gás carbônico CO2 é borbulhá-lo em solução aquosa de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), conhecida como água de cal. A água de cal turva-se em presença de gás carbônico, devido à formação de carbonato de cálcio (CaCO3), muito pouco solúvel em água. Represente esta transformação.

A Química, como toda ciência, tem uma linguagem própria, convencional, através da qual químicos de todo o mundo se comunicam e se entendem. Assim, os elementos - substâncias constituídas por átomos que se comportam do mesmo modo - são representados por símbolos. Esses símbolos fazem o papel das letras do alfabeto.

Cada elemento é representado por um símbolo formado pela inicial do nome do elemento em latim ou por essa inicial seguida de uma outra letra, no caso de elementos cujos nomes possuam a mesma inicial. Por exemplo, para o carbono o símbolo é C, mas para o cálcio o símbolo é Ca.

Alguns símbolos são representados a seguir:

Tabela 3

Assim, a fórmula H2O, que representa a substância água, informa que a partícula de água é constituída por dois átomos do elemento hidrogênio e um átomo do elemento oxigênio. Os índices, numa fórmula, expressam o número de átomos de cada elemento na partícula da substância representada. As fórmulas H2 e O2 representam, respectivamente, uma molécula da substância hidrogênio, constituída por dois átomos do elemento hidrogênio, e uma molécula da substância oxigênio, constituída por dois átomos do elemento oxigênio.

A combustão do hidrogênio formando água é representada por uma equação química, uma sentença onde as palavras são as fórmulas. Veja a equação:

2 H2 (g) + O2 (g) ¾ ® 2 H2O ( l )

Ela nos fornece as seguintes informações:

• duas moléculas da substância hidrogênio reagem com uma molécula da substância oxigênio, formando duas moléculas da substância água;
• os coeficientes expressam a proporção entre os reagentes e os produtos. A equação química tem dois membros. No primeiro, figuram os reagentes e, no segundo, as substâncias produzidas na reação.

Pode-se observar também que a transformação química envolve a separação dos átomos nas moléculas reagentes e um rearranjo dos mesmos átomos para formar os produtos. Na equação representada, percebe-se que há conservação dos átomos. Ou seja, o número de átomos de cada elemento, que constitui os reagentes, permanece o mesmo nos produtos da reação.

Após esses esclarecimentos, rescreva as equações químicas solicitadas nas questões 3 e 4.

A transformação do minério em metal pode ocorrer de diferentes maneiras:

• aquecimento em presença do ar atmosférico (ustulação)

Alguns sulfetos podem fornecer metais importantes por esse processo, como o mercúrio, o cobre, o zinco e o chumbo.

• aquecimento com redutores

O metal ferro é produzido nos altos-fornos a partir da hematita (Fe2O3). Além do minério de ferro introduz-se no alto-forno o carvão mineral e o calcário (CaCO3) e injeta-se ar quente sob pressão, a uma temperatura de 700 a 1600° C. O carvão reage com o oxigênio contido no ar, produzindo monóxido de carbono (CO), que será o redutor do minério de ferro. O titânio também é obtido a partir do aquecimento do minério com um redutor.

• eletrólise

Há reações que ocorrem pela ação de uma corrente elétrica contínua. O alumínio e o magnésio são exemplos de metais que são obtidos dessa forma.

Livro: Os metais e o homem