Prof Telso Ferreira Junior (TJ)
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Prof Telso Ferreira Junior (TJ)
Química A – Química Descritiva
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Composição Química da Terra
* Litosfera
* Hidrosfera
* Atmosfera
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Litosfera – “Parte Sólida da Terra”
Minerais: são substâncias presentes na crosta terrestre que se encontram em determinados depósitos. São provenientes da concentração de vários elementos que ocorreram com o passar das eras geológicas, devido a vários processos como fusão, cristalização, dissolução e precipitação, formando compostos estáveis.
MINÉRIOS
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Estruturas, veículos, latas, parafusos, pigmentos vermelhos, amarelos, castanhos e pretos.
Ferro HEMATITA E MAGNETITA
Fios elétricos, encanamentos de água quente.
Cobre CALCOSITA
Cromação, aço, ferramentas, pigmentos amarelos e verdes.
CromoCROMITA
Janelas, portas, fogos de artifício, foguetes, aviões.AlumínioBAUXITA
Barro, siderurgia, cimento Portland, vidro, louças, porcelanas, pedras preciosas e semipreciosas.
Cerâmicas, metalurgia, abrasivos, vidros, pedras semipreciosas.
Silicatos de alumínio e outros metais.
Quartzo ( SiO2)
SILICATOS
Diferentes tipos de Minérios
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Fertilizantes fosfatados (superfosfatos).
FosfatosROCHAS
FOSFATADAS
Cimento, cerâmicas, ortopedia (gesso).
Sulfato de cálcioGIPSITA
Latas, moedas, soldas, esmalatados.
EstanhoCASSITERITA
Aço, trilhos, ferramentas, vidro, pigmento preto.
ManganêsPIROLUSITA
Baterias, proteção à radiação, zarcão ( Pb3O4).
Chumbo GALENA
Diferentes tipos de Minérios
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CombustíveisGás naturalGÁS NATURAL
Combustíveis, indústria petroquímica.Óleo combustível,
gasolina, GLP, etc.PETRÓLEO
Combustíveis, indústria carboquímica.CarvãoCARVÃO MINERAL
Obtenção de ácido sulfúrico para a indústria de plástico, medicamentos, fertilizantes e detergentes.
EnxofreENXOFRE
ELEMENTAR
Fabricação de cal viva ( CaO ) e hidratada, corretivo de solos, materiais de construção ( cimento e gesso).
Carbonato de cálcio e de magnésio
ROCHAS CALCÁRIAS
Diferentes tipos de Minérios
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Tipos de Minérios
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Atmosfera – “Parte gasosa da Terra”
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Hidrosfera – “Parte líquida da Terra”
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Siderurgia do Ferro
Ocorre na natureza sob a forma de minérios, como hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4) e pirita (FeS2).
Animação
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Reações ocorridas para obtenção do Fe
Se o minério for Fe2O3, ele é reduzido pelo CO a Fe3O4
na parte superior do forno (300 °C).
CO(g)+3Fe2O3(s) 2Fe3O4(s)+CO2(g)
O Fe3O4 vai aos poucos descendo para a parte inferior
do forno onde é reduzido a FeO (600 °C).
CO(g) + Fe3O4(s) 3FeO(s) + CO2(g)
Na parte mais baixa do forno, FeO é reduzido a ferro (Fe)(de 800 a 1600 °C). CO(g) + FeO(s) Fe(l)+CO2(g)
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O calcário introduzido no forno sofre uma decomposição térmica. CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
Reações ocorridas na formação da Escória
Após ser produzido, CaO(s) reage com as impurezas de sílica e silicato, formando uma escória de silicato que é muito menos densa que o ferro, de modo que flutua e pode sair separadamente.
Parte da escória é utilizada para construção de estradas, blocos, pedras artificiais, fabricação de adubos etc.
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O produto do alto-forno é o ferro-gusa, que contém até 5% de Si, P, Mn e S. Estas impurezas são geralmente oxidadas e removidas do ferro.
A purificação parcial fornece o ferro fundido, que ainda contém quantidades consideráveis de carbono.
O aço é o ferro que contém 0,1 a 1,5% de carbono.
Ferro doce, ferro praticamente puro, contém menos de 0,1% de C.
Aços inoxidáveis são ligas resistentes à corrosão e que apresentam geralmente crômo e/ou níquel. Outros metais, incluindo vanádio, titânio e manganês, podem ser também usados em aços.
Tipos de Ferro e Aço
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Alumínio (Al)
É o metal mais abundante da litosfera, ocorre nos aluminossilicatos, argilas, micas e feldspatos.
É obtido industrialmente pelo processo Hall, que consiste na eletrólise ígnea da alumina (Al2O3) proveniente da bauxita.
O alumínio é um metal extremamente versátil. Ele pode ser prensado, curvado, enrolado, moldado, estruturado, dando origem às mais variadas formas.
Sua baixa densidade torna-o útil na construção de aeronaves e está sendo cada vez mais utilizado nas indústrias automobilísticas para obter veículos mais leves. É utilizado na fabricação de utensílios domésticos, como panelas, bacias, formas etc., e também na produção de fios para eletricidade.
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Cobre (Cu)
Ocorre na natureza tanto no estado nativo (Cu), como na forma de minérios, Cu2S (calcocita), Cu2O (cuprita), CuFeS2 (calcopirita) etc.
A obtenção do cobre pode ser feita a partir de sulfetos, aos quais se faz a ustulação do minério concentrado por flotação.
O cobre assim obtido apresenta uma pureza de 97 a 99%.
Para se obter o cobre com aproximadamente 99,99%, faz-se uma purificação por eletrólise (cobre eletrolítico).
2 CuFeS2 + 5 O2 2 Cu + 2 FeO + 4 SO2
A liga de latão é uma mistura de Cu(70%) e Zn, e a liga de bronze é Cu (90%) e Sn.
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Hidrogênio H2
É um gás incolor, inodoro, combustível (combustível do futuro).
Na Terra, o hidrogênio raramente se encontra livre, mas combinado, geralmente com o oxigênio, formando água.
A molécula de hidrogênio é tão leve que, ao ser libertada, rapidamente sobe aos níveis mais altos da atmosfera de onde, aos poucos, se perde no espaço.
O hidrogênio é usado na hidrogenação de óleos vegetais para a produção de margarina, como combustível, na formação de vários compostos, como NH3 e HCl.
É produzido industrialmente, através da reação entre metais menos nobres e ácidos ou através de eletrólise.
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Oxigênio O2
É um gás incolor, inodoro e, no estado líquido, é azul pálido.
É o elemento mais abundante na Terra, quer em porcentagem de átomos, em massa. Ocorre livre na atmosfera, combinado com hidrogênio na hidrosfera e combinado como silício, ferro, alumínio e outros elementos na crosta terrestre (litosfera).
Inicialmente, o ar atmosférico é submetido a sucessivas compressões e resfriamentos até atingir uma temperatura de aproximadamente – 200 °C. O ar torna-se líquido e, então, faz-se a destilação fracionada.
É obtido também pela eletrólise da água.
2 H2O 2 H2 + O2
É usado como “comburente”, substância que alimenta as combustões.
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Nitrogênio N2
É um gás, incolor, inodoro e insípido.
É um gás inerte. Ocorre na Terra como o principal constituinte do ar atmosférico (~ 78% em volume) onde se encontra livre (N2).
É difícil encontrar compostos inorgânicos do nitrogênio como minerais, pois a maioria é solúvel em água.
O nitrogênio é encontrado em compostos orgânicos em todos os seres vivos, animais e plantas.
É obtido pela decomposição do nitrito de amônio (NH4NO2)
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Enxofre S
O enxofre é encontrado livre na crosta terrestre, bem como combinado com outros elementos, principalmente na forma de sulfetos, como a galena (PbS), pirita (FeS2) e vários sulfatos (Ca, Mg, Na , etc)
É obtido industrialmente pelo processo Frasch, no qual o vapor d’água superaquecido (a cerca de 170 ºC e sob pressão) e ar comprimido são injetados por encanamentos até os depósitos subterrâneos. O enxofre se funde e é forçado a subir para a superfície como uma espuma de ar-água-enxofre.
O enxofre é usado na vulcanização da borracha, na fabricação de pólvora e em fogos de artifício.
Lançado na atmosfera interage com a mesma em sucessivas reações até formar H2SO4
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Processo Frasch
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Família 7A - Halogênios
Os elementos da família VIIA (atual 17) são conhecidos como halogênios (“formadores de sal”).
Os halogênios, por serem altamente reativos, não são encontradoslivres na natureza e ocorrem como íons halogenetos: F–, Cl–, Br– e I–.
Reagem com H2 produzindo ácidos.
A reatividade decresce com o aumento do número atômico
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Flúor F2
É um gás amarelo pálido que ocorre em minerais, como fluorita (CaF2), criolita (Na3AlF6) e fluor apatita [Ca5F(PO4)3].
O fluor F2 é, em princípio, o mais forte dos agentes oxidantes:
O HF, apesar de ser um ácido fraco, possui propriedades que o tornam difícil de manusear. O HF(g), ou em solução aquosa ataca o vidro.
Os íons fluoretos (F–) são usados em prevenção de cárie dentária.
A fonte de íons fluoreto pode ser SnF2 (fluoreto estanoso) encontrado no creme dental, ou NaF, adicionado à água potável, na proporção de 1 p.p.m.
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Cloro Cl2
É um gás amarelo-esverdeado, venenoso, pouco solúvel em água, reagindo com ela, dando íons cloreto e hipoclorito.
O cloro é um germicida poderoso, usado na purificação da água de beber.
É obtido pela eletrólise de solução aquosa de cloreto de sódio. 2 NaCI + 2 H2O 2 NaOH + H2 + CI2
Quando o cloro é borbulhado em uma solução de hidróxido de sódio, ocorrre a reação:
cuja solução resultante é comercializada como água sanitária para uso doméstico e como desinfetante
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Bromo Br2
Líquido castanho-avermelhado, de cheiro repugnante, tóxico, venenoso.
Parcialmente solúvel em água, reagindo e produzindo água de bromo.
É obtido industrialmente pela oxidação em meio ácido do Br– das águas do mar, usando cloro como agente oxidante.
É usado na fabricação de bromofórmio (CHBr3), de desinfetantes, corantes e na indústria fotográfica, principalmente na forma de AgBr.
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Iodo I2
É um sólido cinza-escuro, com um brilho semi-metálico.
Sublima a 184 oC, dando vapor violeta.
É praticamente insolúvel em água. É solúvel em etanol, formando a tintura de iodo que era utilizada como desinfetante e antisséptico.
O sal de cozinha iodado (NaCl + NaI) tem a finalidade de combater o hipertireoidismo (doença do bócio).
É produzido industrialmente pela oxidação de I– com gás Cl2:
CI2(g) + 2 I– 2 CI– + I2
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Amônia NH3
É um gás incolor (ponto de ebulição normal - 33,4 °C), com odor característico, sufocante, e sua inalação, em altas concentrações, causa problemas respiratórios.
A amônia é extremamente solúvel em água, produzindo o hidróxido de amônio, o qual não existe isolado.
NH3 + H2O NH4OH
NH4OH NH4+ + OH -
É obtida industrialmente pela síntese catalítica.
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Cloreto de Hidrogênio HCl
É um gás solúvel em água, reagindo com a mesma formando um ácido forte, volátil e de odor irritante.
O ácido formado é chamado de clorídrico ou Muriático.
É obtido pela reação de hidrogênio e cloro, que são produtos da eletrólise do NaCl em água.
NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2 + Cl2
H2 + Cl2 2 HCl
O ácido clorídrico é encontrado no suco gástrico.
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Ácido Nítrico (HNO3)
Puro, é um líquido incolor, volátil (PE = 86 °C) e solúvel em água.
Em solução aquosa, dá origem a um ácido forte, (aqua fortis), de cheiro irritante, muito venenoso se inalado ou ingerido, e forteagente oxidante.
É obtido industrialmente pela oxidação da amônia, processo Ostwald
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Hidróxido de Sódio - NaOH
Famosa Soda Cáustica, sólido branco solúvel em água, tóxico e corrosivo, absorve naturalmente água do meio (higroscópico)
È usado na fabricação de sabão, papel, seda artificial, alvejantee corantes.
Pode ser obtida pela reação entre sódio metálico e água.
Na + H2O H2 + NaOH
Pode ser obtida pela eletrólise aquosa do NaCl.
NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2 + Cl2
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Ácido Sulfúrico – H2SO4
É um líquido incolor, viscoso, forte agente oxidante, desidratante, densidade igual a 1,84 g/cm3.
Seu ponto de ebulição é cerca de 330 °C, sendo um ácido fixo (difícil de vaporizar). É um dos reagentes industriais mais importantes.
Poderoso oxidante e desidratante quando concentrado
CnHmOy + H2SO4 n C + y H2O
X + H2SO4 X(SO4)n + H2
Pode ser obtido a partir da ustulação da pirita (FeS2)
4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2
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Ácido Sulfúrico – H2SO4
Pode ser obtido a partir de qualquer uma das etapas abaixo:
1ª etapa: S + O2 SO2
2ª etapa: SO2 + ½ O2 SO3 (Oxidação catalítica)
3ª etapa: SO3 + H2O H2SO4
O ácido sulfúrico é usado como fertilizante.Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 2 CaSO4 + Ca(H2PO4)2
Superfosfato
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O metanal é conhecido por formolna medicina conserva os cadáveresO etanal é produzido pelo corpoVem da ressaca, daquela manguaçaÁcido fórmico é encontrado nas formigase o vinagre é o ácido acéticoa acetona se chama propanonaserve então, tira o esmalte do dedãoMetanol, álcool metílicose ingerido traz cegueiratem chama invisível, não é brincadeiraetanol ou álcool etílicoestá em todas as bebidasno vinho, perfume ou combustível
Cotidiano
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tolueno se chama metil benzeno O ele é o solvente da cola de sapateironos maçaricos tem o acetilenonão esquece o isoporque tem o estireno para comporAcetato de etila, essência de mação polietileno vem do etilenoradiadores de automóveistem etilenoglicolque baixa o ponto de fusão da água.