Post on 22-Nov-2018
Metais e corrosão
Ciências da Arte e do Património
Química e Física dos Materiais II
(Materiais Inorgânicos)
Olinda Monteiro(ocmonteiro@fc.ul.pt)
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Olinda Monteiro (ocmonteiro@fc.ul.pt)
Departamento de Química e Bioquímica
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
Aula 5
� Cerca de 80% dos elementos da Tabela Periódica são metais;
� Colunas 3 a 12 – metais de transição: apresentam vários estados de
oxidação podendo originar diferentes iões e consequentemente
compostos de diversas colorações;
Reatividade dos metais
compostos de diversas colorações;
� Metais mais reativos: vão do Ti ao Zn (colunas 4 a 12), o Al, Pb, Tl,
Sn, Fe, Cu, Cr, Co, Ni, Mo entre outros;
� Metais pouco reativos: Rh, Ru, Pt, Ir, Au, etc - metais nobres
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METAIS
Metais ferrosos: ferro e suas ligas: aços de grande resitência (aços carbono, aço de
manganês, aço de vanádio, aço niobio, aço inox, etc).
Metais não-ferrosos: o cobre e as suas ligas (latão e bronze), o aluminio e suas
ligas, o zinco, o ouro, a platina, a prata, o irídio, etc.
Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, comAço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com
percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%.
� Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas
com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%.
� O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com o uso de
outros elementos como: magnésio, crómio, vanádio e tungstênio
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Ferro forjado é ferro comercialmente puro, o qual possui uma pequena quantidade de carbono
(não mais de 0,15%), mas que geralmente possui escórias.
�É resistente, maleável, dúctil e facilmente soldável.
�O ferro forjado é ferro comercial (aço corrente) que é basicamente uma liga ferro-carbônica com
baixo teor em carbono e sem elementos de liga.
�Muitas obras de arte, por exemplo peças de mobiliário, prateleiras, mesas, bancos, cadeiras,
utilizam o ferro forjado como matéria prima.
�Na Penisula Ibérica pode encontra-se muito património
arquitétonico em ferro forjado, de peças de mobiliário arquitétonico em ferro forjado, de peças de mobiliário
a estruturas integrantes de edifícios (portas, janelas, púlpitos,
escadarias, claustros de palácios aristocráticos, igrejas, catedrais, etc.)
que vão do estilo romântico, ao neoclássico passando pelo gótico, rocócó e renascentista.
Ferro antigo: material de que são feitos muitos achados arqueológicos:
espólio de naufrágios, moedas, objetos de adorno, armas, utensílios de
agricultura e de cozinha, etc.
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Aços inoxidáveis
� ligas de ferro (Fe) e crómio (Cr), além de outros elementos presentes em
pequena percentagem (Ni, Mo);
�apresentam elevada resistência à rutura, tração e oxidação, são duros e muito
resistentes ao desgaste podendo ser submetidos a tratamentos térmicos.
�o crómio, conferem uma excelente resistência à corrosão quando comparados
com os aços de carbono (aços oxidáveis).com os aços de carbono (aços oxidáveis).
o crómio presente na liga oxida-se em contacto com o oxigénio do ar, formando
uma película, muito fina e estável, de óxido de crómio - Cr2O3 - que se forma na
superfície. Ela é denominada camada passiva e tem como função proteger a
superfície do aço contra processos corrosivos.
� Para que isto aconteça é necessária uma quantidade mínima de crómio de cerca
de 11% em massa na liga.
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Alumínio (Al)
� Alumínio: metal leve, macio e resistente, cor cinza prateado.
� Grande durabilidade e excelente resistência à corrosão devido à fina camada
óxidos que se forma quando exposto ao ar (aspeto fosco).
� O metal é muito maleável e dúctil ⇒ fácil fundição e bom condutor de calor.
� Ligas de Al: a adição de cobre (Cu) e magnésio (Mg) ao alumínio (Al) contribui para
aumentar a resistência mecânica mas por outro lado diminui a resistência à corrosão.
� É aplicado em arquitetura em coberturas, janelas, portas, escadarias, estátuas, etc
Pepita de alumínio
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Cobre (Cu) - do latim cuprum
� Cobre – primeiro metal usado pelo homem. Conhecido desde a pré-história
13.000 a.c., o cobre é utilizado atualmente, para a produção de materiais
condutores de eletricidade (fios e cabos), e em ligas metálicas como latão e bronze
� Cobre: material durável, resistente à corrosão, maleável, dúctil, bom condutor
elétrico e térmico.
� Ligas de cobre importantes são latões (zinco), bronzes (estanho), cupro-� Ligas de cobre importantes são latões (zinco), bronzes (estanho), cupro-
alumínios (alumínio), cupro-níqueis (níquel), cupro-silícios (silício) e alpacas
(níquel-zinco).
� Aplicações em arquitetura: cobertura de edifícios e outras obras. A Alemanha é
o maior utilizador de cobre em coberturas.
Pepita de cobre
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Latão: liga de cobre (Cu) e zinco (Zn), sendo o cobre o elemento maioritário, e
o zinco pode variar entre 3 a 45%, dependendo do tipo de latão.
Quando polido e dependendo da sua composição, o latão tem coloração
idêntica à de certas ligas de ouro-prata.
O latão aplica-se na produção de peças fundidas, roscas, peças de bombas
Latão (Cu - Zn)
O latão aplica-se na produção de peças fundidas, roscas, peças de bombas
(para resistirem a corrosão salina) peças de navios, obras de arte, arquitetura,
etc
Peça em latão Peça em latão, amostra de zinco e de cobre
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Bronze: ligas de cobre e estanho com percentagens variáveis de outros elementos,
como por exemplo: zinco (Zn), alumínio (Al), antimónio (Sb) e fósforo (P).
� A adição de arsénio (As) ou de estanho (Sn) resulta num aumento da dureza da liga.
� O bonze polido presenta cor amarelo ouro, é resistente à corrosão atmosférica e é
facilmente fundível; capacidade de acabamento excelente devido ao fácil polimento.
Bronze (Cu - Sn) - do persa biring, cobre
Ponto de fusão varia entre os 900 – 925 e os 985 – 1000 ºC.
� É aplicado desde a Antiguidade em obras de arte (estatuária, objetos de adorno,
numismática, coberturas de palácios e igrejas).
Moedas antigas de bronze Pepita de bronze
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Prata (Ag) - do latim vulgar platta, argentum
� Metal de cor branca – prata brilhante, brilho metálico.
� Por exposição ao ar - formação de óxido de prata (Ag2O)
que escurece a superfície;
�A prata e as suas ligas são materiais utilizados desde a
Antiguidade no fabrico de objetos de arte que constituem o património
cultural (Arte Sacra, objetos de adorno, baixéis de prata, medalhas,
Moedas antigas de prata
bustos, imagens, numismática e joalharia).
Curiosidade: Prata 950 quer dizer: 95% da joia é de prata legítima; os outros5% são de outros metais, normalmente cobre.Este conceito foi criado por Dom Afonso II para punir severamente quemalterasse a mistura.Prata de lei
A prata de lei tem esse nome graças a uma lei portuguesa, do século XV, queestabelecia que a prata deveria ter pelo menos 80% de pureza, a fim deprevenir mistura de outros metais na liga, diminuindo o valor.
Pepita de prata
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Ouro (Au) - do latim aurum, "brilhante"
� Metal brilhante, amarelo, pesado, maleável, dúctil, que não reage com a
maioria dos produtos químicos, mas é sensível ao cloro;
� Conhecido desde a Antiguidade, foi um dos primeiros metais a ser trabalhado
pelo Homem, metal precioso, padrão para muitas moedas;
� Símbolo de pureza, valor, realeza e ostentação. É aplicado em numismática,
estatuária, jóias e objetos de adorno, altares de igrejas e catedrais, etc.
Moedas antigas de ouro
Pepita de ouro
Cristal de ouro sintetizado
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Corrosão: alteração de um material por ocorrência de
processo eletroquímico envolvendo reações redox
Muitos metais e ligas metálicas sofrem corrosão;
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A corrosão ativa pode ser seguida ou não de formação de películas protetoras de óxidos, hidróxidos ou sais.
Reações de oxidação: origem dos processos de corrosão ativa;Reações de oxidação: origem dos processos de corrosão ativa;
Reações de precipitação: entre catiões Mn+, e aniões do meio
(CO32-, SO4
2-, Cl-, etc) e/ou aniões resultantes de processos de
redução como o anião OH-→ formação de películas
protetoras
No caso do cobre e/ou suas ligas formam-se as PATINAS
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Patinas em objetos de cobre e bronze
Placas de cobre (Cu) enterradas durante 3 meses em solo com diferentes percentagens de cloretos (Cl-)
Coleção de moedas de um achado arqueológico
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Constituintes das patinas:
� broncatite - Cu4SO4(OH)6 - verde escuro
� atacamite - Cu2Cl(OH)3 - verde claro
� tenorite - CuO - cinzento
� calcocite - Cu2S - preto
� antlerite - Cu SO (OH) - verde� antlerite - Cu3SO4(OH)4 - verde
� tolbacite - CuCl2 - laranja
� etc
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Exemplo: corrosão de uma barra de ferro metálico
Reação de oxidação: Reação de redução:Reação de oxidação:
Fe(s) →→→→ Fe2+ +2e-
Reação de redução:
H2O + ½ O2 + 2e-→ 2 OH-
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