Alumínio

Símbolo: AL
Estado: Sólido
Grupo: 3A
nº Atômico: 12
Peso Atômico: 26,981
Valências: 3
Isópos:
Fusão: 658 . C
Ebulição 2467 . C

O Alumínio é o metal mais abundante, e o terceiro elemento mais abudante em peso (depois do oxigênio e do silício) da crosta terrestre. É bem estudado e tem grande importância econômica, sendo produzido em grande escala. A Produção primária foi de 17,6 milhões de toneladas em 1988, aos quais devem acrescentar-se 5 milhões de toneladas de alumínio reciclado. O minério de alumínio mais importante é a bauxita. Trata-se de um nome genérico para diversos minerais, com fórmulas que variam entre Al 2 O 3 .H 2 O e AL 2 O 3 .3H 2 O. Em 1988, a produção mundial de bauxita foi de 100 milhões de toneladas. O Alumínio também ocorre em grandes quantidades em rochas do tipo dos alumínio-silicatos, tais como o feldspato e as micas. Quando essas rochas se decompõe formam argilas ou outras rochas metamórficas. Não existe um método simples ou econômico de extrair alumínio de feldspatos, micas e argilas.
O alumínio é obtido a partir da bauxita, que pode ser AlO-OH(AL 2 O 3 .H 2 O) ou Al(OH) 3 (AL 2 O 3 .3H 2 O). As principais fontes são Austrália (36%), Guiné (17%), Brasil (8%), Jamaica (7%) e a ex-União Soviética (6%).

A primeira etapa é a purificação do minério. No processo Bayer são removidos materiais que acompanham o minério como impurezas de ferro e silício, pois podem afetar as propriedades do produto. Adiciona-se NaOH ao minério, e como o alumínio é anfótero, dissolve-se formando aluminato de sódio. O SiO 2 também se dissolve na forma de íons silicato. Todos os rejeitos insolúveis, particularmente o óxido de ferro, são removidos por filtração. Em seguida precipita-se o hidróxido de alumínio da solução fortemente alcalina de aluminato. Isso pode ser feito borbulhando CO 2 ( um óxido ácido que diminui o pH), ou então semeando a solução com AL 2 O 3 . Os íons silicatos permanecem em solução. O preciptado de Al(OH) 3 é calcinado e convertido em AL 2 O 3 purificado.
Pelo processo Hall-Héroult (mais utilizado) o AL 2 O 3 é fundido e misturado com criolita, Na 3 [AlF 6 ] e eletrolidado num tanque de aço revestido de grafita. A cela funciona continuamente e a certos intervalos o alumínio fundido (+/- 660 C ) é removido do fundo da célula, adicionando-se novas quantidades de bauxita. Parte da criolita consumida é produzida como minério na Groenlândia, mas a quantidade é insuficiente para atender a demanda, e grande parte é produzida sinteticamente.

Al(OH) 3 + 3NaOH + 6HF => Na 3 [AlF 6 ] + 6H 2 O

A criolita melhora a condutividade elétrica da célula, pois o AL 2 O 3 é um mau condutor de eletricidade. Além disso, a criolita é uma pureza adicionada que reduz o ponto de fusão da mistura a cerca de 950 C . Outra impurezas como o CaF 2 e AlF 3 , também podem ser adicionadas. No anodo formam-se vários produtos, incluindo O 2 , CO 2 , F 2 e compostos de carbono e flúor. Eles provocam o desgaste do anodo e devem ser trocados periodicamente. Os traços de fluor formados provocam séria corrosão. Utiliza-se atualmente grande quantidade de Li 2 CO 3 como impureza alternativa, pois provoca menor corrosão. O consumo de energia é muito elevado e o processo só é economicamente viável em regiões com disponibilidade de energia barata, geralmente de hidrelétricas.
O metal alumínio é moderamente mole e fraco quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando combinado em ligas com outros metais. Sua principal vantagem é o seu baixo peso. Algumas ligas são utilizadas para finalidades específicas: duralumínio (com 4% de Cu) e bronzes de alumínio (ligas de Al/Cu ou /Ni, /Sn, Zn).Dentre os usos do alumínio pode-se citar:

1- Como metal estrutural em aviões, navios, automóveis e trocadores de calor.
2- Na indústria da contrução civil ( portas, janelas, divisórias, etc...)
3- Recipientes diversos, tais como embalagens para bebidas, tubos para pasta de dente, etc. e alumínio em lâminas
4- Na fabricação de utensílios de cozinha;
5- Na fabricação de cabos elétricos;
6- Na fabricação de tintas a base de alumínio.

Durante muitos anos supôs-se que o íon Al 3+ era completamente inofensivo e não tóxico para o homem. O hidróxido de alumínio é muito usado como anti-ácido em indigestão. O sulfato de alumínio é usado no tratamento de água potável; e utensílios de cozinha são fabricados de alumínio. O alumínio provoca intoxicações agudas em pessoas com insuficiência renal, que não conseguem excretar o elemento. Pacientes que sofrem da doença de Alzheimer (que causa senilidade) apresentam depósitos de sais de alumínio no cerebro. Esse elemento, embora tóxico, é normalmente eliminado com facilidade pelo organismo.
O metal alumínio tem cor branco-prateado. Do ponto de vista termodinâmico o Al deveria reagir com a água e com o ar, mas na realidade ele é estável frente a ambos. A causa é a formação de uma película muito fina de óxido de alumínio na superfície, que protege o material de um posterior ataque. Removendo a camada protetora, por exemplo, por amalgamação com mercúrio, o metal rapidamente se decompões em água fria, formando AL 2 O 3 e liberando hidrogênio.
Artigos de alumínio são frequentemente anodizados, para dar um acabamento decorativo. Faz-isso eletrolizando H 2 SO 4 diluído, usando o alumínio como anodo. Produz assim uma camada muito espessa de óxido sobre a superfície. Esta camada pode absorver pigmentos, colorindo o alumínio.

Outras reações podem ser citadas:

2Al + 6HCl => 2 Al 3+ + Cl- +3H 2
2Al + 2NaOH +6H 2 O => NaAl(OH) 4 ou NaAlO 2 .2H 2 O + 3H 2
8Al + 3Mn 3 O 4 => 4Al 2 O 3 + 9Mn
2Al + Cr 2 O 3 => Al 2 O 3 + 2Cr

Os compostos de alumínio, principalmente o aluminato tricálcico, são muito importantes como constituintes do cimento tipo Portland. Quando misturado com areia , cimento e água, o cimento se solidifica formando o concreto. Para favorecer a resistência adiciona-se de 2 a 5% de gesso, o que contribui para uma desaceleração da formação do concreto.

Cobre

Símbolo: CU
Estado: Sólido
Grupo: 1B
nº Atômico: 29
Peso Atômico: 63,546
Valências: 1,2
Isópos: 2 estáveis
Fusão: 1083
Ebulição: 2567

O cobre é moderamente abundante, sendo o vigésimo-quinto elemento mais abundante, em peso, na crosta terrestre. Ocorre na proporção de 68 ppm em peso.

Antigamente, pepitas de cobre eram encontradas, porém hoje em dia essa fonte está praticamente esgotada.O minério mais comum é a calcopirita, CuFeS 2 . Ela apresenta um brilho metálico e tem aparência semelhante à da pirita, FeS 2 , mas com uma coloração mais próxima da do cobre. Outros minérios são o sulfeto calcocita (CuS 2 ), a malaquita que é um carbonato básico de Cobre (CuCO 3 .Cu(OH) 2 ), cuprita (Cu 2 O) e o bornita (Cu 5 FeSO 4 ). A turqueza CuAl 6 (PO 4 ) 4 (OH) 8 .4H 2 O é uma pedra semi-preciosa, apreciada por sua coloração azul e veios delicados. Os minérios do grupo dos sulfetos são frequentemente pobres, contendo às vezes 0,6 a 1% de Cu. Os minérios são moídos e concentrados por flotação e espuma, formando um concentrado com até 15% de Cu. Ele é a seguir aquecido com ar:

2CuFeS 2 + 2,5O 2 => Cu 2 S + Fe 2 O 3 + 3SO 2

Adiciona-se areia para remover o ferro como escória de silicato de ferro, que flutua na superfície. Sopra-se ar através da mate líquida de Cu2S, que contém um pouco de FeS e sílica:

2FeS + 3 O 2 => 2FeO + 2 SO 2
FeO + SiO 2 => Fe 2 (SiO 3 ) 3
Cu 2 S + O 2 => Cu2O + SO 2

Após algum tempo, suspende-se o fornecimento de ar, ocorrendo a auto-redução do óxido e do sulfeto, formando cobre com pureza de 98 - 99%.

Cu 2 S + 2Cu 2 O => 6Cu + SO 2

O cobre resultante é fundido em blocos e refinado por eletrólisa, usando eletrodos de Cu com um eletrólito de H 2 SO 4 diluido e sulfato de cobre.A extração mundial de cobre por mineração foi de 8,7 milhões de toneladas em 1988. Os principais produtores de cobre são o Chile (17%), EUA (16%), Rússia(11%), Canadá (8%), Zâmbia (5,5%), Zaire e Polônia com 5% cada. Além disso, foram reciclados 2,1 milhões de toneladas de metal, levando a uma produção total de 10,8 milhões de toneladas.O metal é utilizado na indústria elétrica por causa da sua elevada condutividade. Também é utilizado em tubulações de água, por causa de sua inércia química. Existem mais de 1000 ligas diferentes de cobre, dentre as mais importantes pode-se citar o bronze, a prata alemã, o bronze de fósforo e várias ligas para a fabricação de moedas.
O sulfato de cobre é produzido em grandes quantidades (146.500 ton em 1985). Diversos compostos de cobre são utilizados na agricultura, como por exemplo, o hidróxido de cobre, utilizado como spray contra certos fungos que atacam as folhas da batata e também contra fungos da videira.
Outra aplicação do cobre é como matéria-prima de supercondutores.Em galvanoplastia , o processo de cobreação é utilizado como base para outros processos como Níquel, Estanho, Ouro e Prata. Tem-se assim uma camada mais aderente e resistente.

Algumas reações podem ser citadas:

3Cu + 8HNO 3 => 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O
Cu + 2H 2 SO 4 => CuSO 4 + SO 2 + 2 H 2 O
Cu 2+ + S 2- => CuS (precipitado preto)
CuSO 4 + H 2 S => CuS + H 2 SO 4
3CuS + 8HNO 3 => 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 3S + 4H 2 O
Cu 2+ + 2OH - => Cu(OH) 2 (precipitado azul)
Cu(OH) 2 => CuO + H 2 O
2Cu 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- => Cu 2 [Fe(CN) 6 ] (marrom avermelhado)
Cu 2+ + 2CN - => Cu(CN) 2
2Cu(CN) 2 => Cu 2 (CN) 2 + (CN) 2 (gás)
Cu 2 (CN) 2 + 6KCN => 2K 3 Cu(CN) 4

O cobre é essencial à vida e uma pessoa adulta tem no organismo cerca de 100 mg de Cu. É a teceira maior quantidade de um metal de transição, inferior apenas aon Fe (4g) e ao Zn (2g). Embora pequenas quantidades de Cu sejam essenciais, quantidades maiores são tóxicas. As necessidades diárias na alimentação são da ordem de 4 a 5 mg de Cu, e em , animais a deficiência dessem metal resulta na incapacidade de aproveitar o ferro armazenado no fígado. Dessa forma o animal passa a sofrer de anemia. O Cu liga-se a proteínas do organismo, como metalproteínas, ou como enzimas. Entre os exemplos estão várias oxidases e "proteínas azuis", como:

1- Amino oxidases (responsáveis pela oxidação de aminas)
2- Ascorbato oxidases (oxidação do ácido ascórbico)
3- Citocromo oxidase (atua com a heme na etapa final de oxidação)
4- Galactose oxidase ( oxidação do grupo OH e do grupo CHO no monossacarídeo galactose).
5- Lisina-Oxidase, que afeta a elasticidade das paredes da aorta;
6-Dopamina-hidroxilase, que afeta a função cerebral.
7- Tirosinase, que afeta a pigmentação da pele;
8- Ceruloplasmina, que exerce um papel no metabolismo do Fe.

A doença de Wilson é uma deficiência hereditária de ceruloplasmina, que provoca acúmulo de Cu no fígado, rins e cérebro. Essa doença é tratada administrando um agente quelante como EDTA. O Cu forma complexo e é eliminado. Ao mesmo tempo muito outros metais essenciais, envolvidos em outros sistemas enzimáticos,formam complexos com o EDTA e são removidos. O tratamento interfere assim em muitos sistemas enzimáticos, então todo o tratamento deverá ser cuidadosamente monitorado com a reposição total de todos os metais perdidos.

Cromo

Estanho

O único minério importante é a cassiterita, SnO 2 . A produção por mineração foi de 205.000 toneladas (conteúdo em peso do metal) em 1988. Os principais fornecedores são atualmente o Brasil (21,5%), China (15%), Indonésia e Malásia (14% cada) , ex-URSS (8%), Tailândia (7%), Bolívia (5%) e Austrália (3%).

O SnO 2 é reduzido a metal usando carbono a 1200 - 1300 .C, num forno elétrico. O produto frequentemente contém traços de ferro, que tornam o metal mais duro. O Fe é removido introduzindo ar na mistura fundida, para oxidá-lo a FeO, que então flutua na superfície.

Os principais usos do estanho são a eletrodeposição sobre chapas de aços e na fabricação de ligas. Chapas de aço com revestimento de estanho são muito empregados na fabricação de embalagens de alimentos e bebidas. A liga mais importante de estanho é a liga para solda (Sn/Pb), mas há muitas outras, incluindo o bronze (Cu/Sn), "bronze duro"(Cu/Sn/Pb/Zn) e peltre (Sn/Sb/Cu) . O SnO 2 é usado na vitrificação de cerâmicas, e é frequentemente misturado com outros óxidos metálicos para ser usado como pigmento em cerâmica. SnCl 4 e Me 2 SnCl 2 são utilizados para depositar filmes muito finos de SnO 2 sobre o vidro. Com isso o vidro se torna mais resistente, permitindo a fabricação de frascos menos espessos, além de vidros resistentes à risco (lentes). Películas um pouco mais espessas são depositados sobre vidros planos, para reduzir as perdas ao calor. O filme de SnO 2 permite a passagem de luz visível mas reflete a radiação infravermelha, impedindo o resfriamento de ambientes. Um filme de SnO 2 é aplicado também em janelas de aviões, pois conduz eletricidade e assim calor, impedindo a deposição de gelo sobre o vidro. São usadas grandes quantidades de compostos orgânicos para as mais variáveis aplicações como estabilizantes do PVC, retardantes de chama e supressores de fumaça, agente controladores de fungos na agricultura e em tintas de uso marinho pois impede a incrustração de cracas.

Em galvanoplastia o processo de estanhagem tem aplicações variadas, entre elas na eletroeletrônica como contatos elétricos, na indústria automobilística, como em sistemas de abastecimento de diesel e alimentícia, como em destiladores.

Na indústria de alimentos o estanho é utilizado em latas de folha de flandres ( aços revestido com estanho) para evitar a corrosão. Porém para evitar a deteriorização de alimentos, são adicionados conservantes, entre eles o ácido cítrico, que podem atacar alguns recipientes metálicos. Estudos recentes mostram ataque destes conservantes à película de estanho, ocasionando a contaminação de alimentos. Para evitar este ataque recomenda-se o revestimento da parte interna dessas latas com resina epóxi-fenólica. Uma alternativa ao uso do estanho está no aço inoxidável, que é um material resistente à corrosão e também de fácil limpeza. Entretanto diversos casos de corrosão por pites de corrosão sob tensão fraturante de aços inoxidáveis dos tipos AISI 204 e 316 têm ocorrido em indústrias de alimentos. Mesmo que a ação corrosiva seja pequena, observa-se que mínimas quantidades de :

- Zinco, Ferro e Cobre: modificam o aroma do leite
- Ferro: pode reagir com tanino ocasionando escurecimento de vegetais
- Estanho : turvação em cerveja e vinhos brancos
- Chumbo: Saturnismo, doença que ataca o sistema nervoso

Os principais compostos inorgânicos de estanho são o cloreto estanoso, o cloreto estânico e o estanato de sódio ou potássio.

Algumas equações podem ser citadas:

Sn + 2HCl à SnCl 2 + H 2
6Sn + 24HClO 3 à SnCl 4 + 5Sn(ClO 3 ) 4 + 12H 2 O
Sn + H 2 SO 4 à Sn SO 4 + H 2
4Sn + 10HNO 3 à 4Sn(NO 3 ) 2 + 3 H 2 O + NH 4 NO 3
SnCl 2 + HgCl 2 à SnCl 4 + Hg
SnCl 4 + Fe à SnCl 2 + FeCl 2

Níquel

O Níquel é o vigésimo-segundo elemento mais abundante em peso na crosta terrestre. Minérios de níquel de importância econômica incluem sulfeto, geralmente misturados com sulfetos de Fe ou Cu, e depósitos aluviais de silicatos e óxidos/hidróxidos. O minério mais importante é a pentlandita, (Fe,Ni) 9 S 8 . Ela apresenta sempre uma proporção de Fe:Ni de 1:1. Ocorre quase sempre com uma forma de FeS chamado pirrotita - os dois têm cor de bronze e são encontrados na ex-URSS , Canadá e Africa do Sul. Antigamente eram importantes diversos outros minérios do grupo dos sulfetos e dos arsenetos , tais como milerita, NiS, nicolita ,NiAs , e a pirita arsenical de Níquel, NiAsS, que hoje são pouco usados. Depósitos aluviais importantes incluem a garnierita, um silicato de magnésio e níquel de composição variável (Mg,Ni) 6 Si 4 O 10 (OH) 8 , e a limonita niquelífera (Fe,Ni)O(OH)(H 2 O) n . Os minérios extraídos em 1988 continham cerca de 860.000 toneladas de níquel. Os produtores principais foram o Canadá (25%), a ex-URSS (24%) e Austrália, Nova Caledônia e Indonésia com 7% cada.

A extração do níquel de seus minérios é dificultada pela presença de outros metais. Minérios do grupo dos sulfetos são hoje a principal fonte do níquel produzido. O minério é concentrado por flotação e por métodos magnéticos, e a seguir aquecido com SiO 2 . O FeS se decompões a FeO, que reage com o SiO 2 formando FeSiO 3 como escória de fácil remoção. A mate dos sulfetos é resfriada lentamente, com formação de uma camada prateada superior de Cu2S e uma camada preta inferior de Ni 2 S 3 , que pode ser separada mecanicamente ( também se forma uma pequena quantidade de uma liga metálica Cu/Ni ) O Ni 2 S 3 é então aquecido com ar e convertido em NiO. Este último pode ser utilizado diretamente na indústria do aço. O NiO também pode ser reduzido ao metal pelo carbono, num forno. O metal é fundido em eletrodos, que são purificados por eletrólise numa solução aquosa de Sulfato de níquel.

O processo Mond é um método alternativo para produzir Ni de elevada pureza. Esse método foi patenteado por L. Mond e utilizado no sul do País de Gales de 1899 até a década de 1970. NiO e gás d'água (H 2 e CO) são aquecidos à pressão atmosférica a 50.C . O H 2 reduz o NiO a Ni, que por sua vez reage com o CO formando o tetracarbonilníquel (volátil e altamente inflamável e tóxico). As impurezas permanecem no estado sólido. Aquecido a 230 .C, o gás de decompões formando o metal puro e CO, que é reciclado. Uma fábrica recém construída no Canadá utiliza CO e metal impuro, porém opera a 150 .C e 20 atm de pressão para obter o Ni(CO) 4 .

Ni + 4CO - ( 50.C ) -> Ni(CO) 4 - ( 230.C ) -> Ni + 4CO

A maior parte do níquel produzido é consumida na fabricação de ligas ferrosas e não ferrosas. O níquel melhora a resistência do aço e sua capacidade de resistir aos ataques químicos. Em 1985 foram produzidos 385.000 toneladas de ferro-níquel. O aço inoxidável pode conter de 12 a 15% de Ni, e o aço para cutelaria contém 20% de Cr e 10 % de Ni. Ímãs permanentes muito fortes são fabricados com liga de aço "alnico". O metal monel resiste bem à corrosão e é usado em equipamentos em que se manuseiam gás flúor e outros fluoretos corrosivos. Essa liga contém 68% de Ni e 32 % de Cu e traços de Fe e Mn. Diversas ligas não ferrosas são importantes. As ligas da série "nimonica"(75% de Ni, com Cr, Co, Al e Ti) são utilizados em turbinas de motores a jato onde resistem a elevadas tensões e temperaturas. Outras, como o "hastelloy C", devem seu emprego à elevada resistência à corrosão. O "nicromo" contém 60% de Ni e 40% de Cr e é usado em filamentos que se aquecem ao rubro em radiadores elétricos. O cupro níquel (80% de Cu e 20% de Ni) é usado em moedas de "prata".

O níquel ainda é utilizado em acumuladores de Ni/Fe, que têm a vantagem de poderem ser carregados rapidamente sem danos às placas da bateria. Pequenas quantidade de níquel finamente divididos são empregados em muitas processos de redução. Entre os exemplos estão a fabricação de hexametilenodiamina, a obtenção de hidrogênio a partir de amônia, e a redução de antraquinona a antraquinol na fabricação de peróxido de hidrogênio.

Em galvanoplastia, o níquel é utilizado em construção civil e eletro-eletrônica, ou ainda em equipamentos onde a alta resistência à álcalis é necessária. O níquel é ainda utilizado para base para a posterior cromação.

Algumas reações químicas podem ser citadas:

2Ni + O 2 à 2NiO
Ni + F 2 à NiF 2
Ni + Cl 2 à NiCl 2
Ni + 2H + à Ni 2+ + H 2 (desde que os ácidos sejam HCl ou HNO 3 diluído)
Ni + HNO 3 conc. à passivo
Ni + água Régia à passivo
Ni 2+ + S 2- à NiS (precipitado preto)
3NiS + 2HNO 3 + 6HCl à NiCl 2 + 2NO + 3S + 4H 2 O
NiCl 2 + (CH 3 ) 2 C 2 N 2 O 2 H 2 à [(CH 3 ) 2 C 2 N 2 O 2 H] 2 Ni + 2HCl
2NiSO 4 + 2NH 4 OH à (NiOH) 2 SO 4 + (NH 4 ) 2 SO 4
Ni(CN) 2 + 2KCN à K 2 Ni(CN) 4

Ouro

Símbolo: Au
Estado: Sólido
Grupo: III B
nº Atômico: 79
Peso Atômico: 196,9665
Valências: 1,3
Isópos:
Fusão: 1063. C
Ebulição: 2808. C

No decorrer de sua história, o ouro tem sido encontrado na forma nativa, como pepitas. Achados dessa natureza desencadearam "corridas do ouro" , por exemplo nos EUA. Contudo, o ouro ocorre sobretudo na forma de pequenos grãos de metal disseminados em veios de quartzo. Muitas dessas rochas forma erodidas pelo tempo. O ouro e rochas decompostas são lavadas e arrastadas para cursos de água, acumulando-se como sedimentos nos leitos dos rios. Os grãos de ouro podem ser separados da areia com o auxílio de batéias. O ouro é muito denso (19,3 g/cm 3 ) e se sedimenta rapidamente, mas a sílica, com uma densidade de 2,5 g/cm 3 , precipita mais lentamente e é desprezada com a água. Esse procedimento é hoje pouco usado, pois os depósitos de ouro estão quase esgotados.

Modernamente, as rochas contendo traços de ouro são moídas e o ouro é extraído como mercúrio ou cianeto de sódio. A água e a rocha moída são passadas sobre o mercúrio, no qual o ouro dissolve-se formando uma amálgama. O ouro é recuperado destilando-se a amálgama, com o que se separa o mercúrio, que pode ser reaproveitado. No Brasil, esse procedimento tem sido utilizado com água dos rios e areia aurífera. As perdas de mercúrio contaminaram consideráveis trechos de rios da Bacia Amazônica, provocando problemas ambientais. No "processo do cianeto", as rochas moídas são tratadas com solução de 0,1% a 0,2% de NaCN em água, e aeradas.

4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 à 4Na[Au(CN) 2 ] + 4NaOH

O complexo argentocianeto de sódio é solúvel, separando-se assim o ouro do restante da rocha. Dessa solução o ouro é precipitado, adicionando-se Zn em pó. A produção mundial de ouro foi de 1785 toneladas em 1988, e os principais produtores forma a África do Sul (35%), a ex-URSS (16%), Estados Unidos (11%), Austrália (9%) e Canadá (7%).

Os principais usos do ouro incluem seu emprego como ouro em barra, que serve como padrão monetário internacional e a joalheria. O ouro empregado em joalheria é geralmente uma liga com uma mistura de Cu e Ag. Essas ligas conservam a cor dourada, mas são mais duras. A quantidade de ouro presente nas ligas é expressa em quilates. O mouro puro tem 24 quilates. As ligas geralmente têm 9 quilates, 18 quilates e 22 quilates, que contêm respectivamente 9/24, 18/24 e 22/24 de ouro puro. Pequenas quantidades de ouro são usadas para fabricar contatos elétricos resistentes à corrosão, por exemplo em computadores. Uma película fina de 10 - 11 m de espessura é ás vezes depositadas sobre vidros de janelas de edifícios de luxo. Essa fina película metálica reflete no verão o calor indesejado do sol, evitando aquecimento do interior do edifício. No inverno, a película conserva o calor interno.

Em galvanoplastia, a douração é utilizada na indústria micro-eletrônica devido à excelente condutibilidade do ouro (depois da prata e cobre).

Algumas reações podem ser citadas:

Au + HNO 3 + 4HCl à H[AuCl 4 ] + NO + 2H 2 O
2H[AuCl 4 ] + 3H 2 S à Au 2 S + S + 8HCl
2H[AuCl 4 ] + 3H 2 C 2 O 4 à 2Au + 8HCl + 6CO 2
2H[AuCl 4 ] + 3SnCl 2 à 3SnCl 4 + 2Au + 2HCl
2H[AuCl 4 ] + 3H 2 O 2 + 8NaOH à 2Au + 8NaCl + 3O 2 + 8H 2 O

A importância do ar para o homem é por demais conhecida, sob o aspecto da necessidade de oxigênio para o metabolismo.

Por outro lado, a movimentação de ar natural, isto é, através dos ventos, é responsável pela troca de temperatura e umidade que sentimos diariamente, dependendo do clima da região. A movimentação do ar por meios não naturais constitui-se no principal objetivo dos equipamentos de ventilação, ar condicionado e aquecimento, transmitindo ou absorvendo energia do ambiente, ou mesmo transportando material, atuando num padrão de grande eficiência sempre que utilizado em equipamentos adequadamente projetados. A forma pela qual se processa a transferência de energia e que da ao ar capacidade de desempenhar determinada função. A velocidade, a pressão, a temperatura e a umidade envolvem mudanças nas condições ambientais, tornando-as propícias ao bem-estar do trabalhador.

A ventilação industrial tem sido e continua sendo a principal medida de controle efetiva para ambientes de trabalho prejudiciais ao ser humano. No campo da higiene do trabalho, a ventilação tem a finalidade de evitar a dispersão de contaminantes no ambiente industrial, bem como diluir concentrações de gases, vapores e promover conforto térmico ao homem. Assim sendo, a ventilação é um método para se evitarem doenças profissionais oriundas da concentração de pó em suspensão no ar, gases tóxicos ou venenosos, vapores, etc. O controle adequado da poluição do ar tem início com uma adequada ventilação das operações e processos industriais (máquinas, tornos, equipamentos, etc.), seguindo-se uma escolha conveniente de um coletor dos poluentes (filtros, ciclones, etc.). Todavia, ao se aplicar a ventilação numa industria, é preciso verificar antes, as condições das máquinas, equipamentos, bem como o processo existente, a fim de se obter a melhor eficiência na ventilação. A modernização das industrias, Isto é, mecanização e/ou automação, além de aumentar a produção melhora sensivelmente a higiene do trabalho com relação a poeiras, gases, etc.

Pré-requisitos necessários:

Projeto, construção, manutenção de maquinaria e equipamentos industriais.

Ao se projetar um edifício industrial, é preciso levar em consideração a disposição geral das máquinas, circulação do pessoal e altura (pé direito) visando possibilitar uma ventilação natural pelas aberturas de janelas. Quanto as maquinas e aos equipamentos que poluem o ambiente de trabalho, devem ser cuidadosamente projetados, prevendo-se enclausuramentos, anteparos, mecanização e não permitindo que poeiras, gases, vapores, etc. sejam dispersos no ambiente.

b) Substituição de materiais nocivos por outros menos nocivos.

A princípio, qualquer material pode ser manipulado com segurança; no entanto, as substancias toxicas ou prejudiciais ao ser humano podem ser substituídas por outras menos nocivas.

Como exemplo temos:

1. Nos trabalhos de pintura, o carbonato básico de chumbo é prejudicial ao organismo humano e pode ser substituído por compostos de titânio e zinco.

2. Como solvente orgânico o tolueno pode substituir o benzeno, por ser este altamente toxico.

3. Utilização de abrasivos artificiais em vez de pedras naturais, que desprendem pó de sílica, provocando a silicose no homem.

c) Modificação de processos e métodos de trabalho

Os processos mecânicos geralmente poluem menos que os manuais; exemplos:

É um antigo método usado na industria cerâmica inglesa, permanecendo até os dias de hoje, em que as peças de cerâmica são molhadas, evitando-se a emanação de poeira quando da sua manipulação.

Exemplo: perfuração de minas, britadores , moinhos , etc.

Em ambientes industriais em que são manipulados produtos considerados perigosos em relação a combustão ou explosão, tais como processos industriais, depósitos , transporte, etc, é necessário controlar a temperatura e a umidade relativa do ar. O ar condicionado atua nesses ambientes, mantendo as condições exigidas para cada tipo de produto utilizado, agindo, inclusive, como renovador de ar ambiental.

Características da ventilação industrial

Composição do ar

A composição aproximada do ar, sob três diferentes condições, é dada na Tabela 1, considerando-se ar limpo e isento de poluentes em geral.

Tabela 1. Composição do ar (percentagem em volume)

Um adulto, mesmo executando trabalhos pesados ,respira até cerca de 40 litros de ar por minuto, consumindo 02 litros de oxigênio e exalando 1,7 litro de Dióxido de carbono, aproximadamente.

Necessidades humanas de ventilação

A ventilação de residências, espaços comerciais e escritórios é necessária para controlar odores corporais, fumaça de cigarro, odores de cozinha e outras impurezas odoríficas, e não para manter a quantidade necessária de oxigênio ou remover o Dióxido de carbono produzido pela respiração. Isso é verdadeiro, pois a construção padrão de edifícios para ocupação humana não pode prevenir a infiltração ou a saída de quantidades de ar, mesmo quando todas as janelas, portas e aberturas no forro estiverem fechadas. Dados publica dos sobre as quantidades de ar, normalmente disponíveis pela ventilação natural ou infiltração, indicam que a sufocação por deficiência de oxigênio ou excesso de gás carbônico, como resultantes da respiração humana, é potencialmente impossível em construções não subterrâneas

Classificação dos sistemas de ventilação

Para a classificação dos sistemas de ventilação, é preciso levar em conta a finalidade a que se destinam. Dessa forma, os objetivos da ventilação são:

a) Ventilação para manutenção do conforto térmico

Tipos de ventilação

Os tipos de ventilação, empregados para qualquer finalidade, são assim classificados:

a) Ventilação natural.
b) Ventilação geral
c) Ventilação geral para conforto térmico.
d)Ventilação geral diluídora
e) Ventilação local exaustora (Sistema)

Ar condicionado

Evidentemente, o ar pode ser condicionado artificialmente. Segundo definição da American Society of Heating, Refrigeratind and Air Conditioning Engineers (ASHRAE), "ar condicionado e o processo de tratamento do ar de modo a controlar simultaneamente a temperatura, a umidade, a pureza e a distribui, para atender as necessidades do recinto condicionado", ocupado ou não pelo homem.

As aplicações do ar condicionado são inúmeras, podendo ser citadas, entre outras, as seguintes:

a) Processos de fabricação de certos produtos que devem ser feitos em recintos com umidade,
    temperatura e pureza controladas; por exemplo, fabricação de produtos farmacêuticos,
    alimentícios, impressão de cores, industrias testeis, de solventes, etc.

b) Conforto do indivíduo e produtividade.

c) Hospitais: salas de operação, salas de recuperação e quartos para tratamento de doentes
    alérgicos, etc.

A ventilação natural é o movimento de ar num ambiente de trabalho, provocado por ventos externos e que pode ser controlado por meio de aberturas, como portas, janelas , etc.

Infiltração é o movimento do ar não controlado, de fora para dentro e de dentro para fora de um ambiente, através de frestas de janelas e portas, de paredes, pisos e forros, e por outras aberturas existentes.

Figura 1. Exemplo de circulação de ar num ambiente.

O fluxo de ar que entra ou sai de um edifício por ventilação natural ou infiltração depende da diferença de pressão entre as partes interna e externa e da resistência ao fluxo fornecido pelas aberturas. A diferença de pressões exercida sobre o edifício pelo ar pode ser causada pelo vento ou pela diferença de densidade de ar fora e dentro do edifício. O efeito de diferença de densidade, conhecido como "efeito de chaminé", é freqüentemente o principal fator. Quando a temperatura no interior de um determinado ambiente é maior que a temperatura externa, produz-se uma pressão interna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, o que causa uma pressão interna positiva, e um fluxo de ar sai nas partes superiores do edifício (vide Figura 2).

Ti - Temperatura interna,
Te - Temperatura externa.

Figura 2. Circulação de ar num ambiente quando Ti >Te.

As janelas têm a vantagem de iluminar, bem como de ventilar, quando abertas. As partes moveis dessas aberturas permitem até certo ponto o controle da quantidade de ar que esta sendo movimentada; defletores podem ser usados para controlar a distribuição das correntes. As aberturas no telhado são geralmente protegidas por uma cobertura, para impedir a entrada de chuva e reversão do ar que sai. A quantidade de ar que passa através da abertura depende da diferença de temperatura interna e externa.

Regras gerais

Em resumo, os efeitos da corrente de ar num ambiente dependem: dos seguintes fatores

- movimento devi do aos ventos externos;
- movimento devido á diferença de temperatura;
- efeito de aberturas desiguais.

As regras gerais para construção de edifícios são: A - Edifícios e equipamentos em geral devem ser projetados para ventilação efetiva,
       independente das direções de vento.

B - Aberturas como portas, janelas, etc. não devem ser obstruídas.

C - Uma quantidade maior de ar por área total abertura é obtida usando-se áreas
       iguais de aberturas de entrada saída.

Considerações gerais

A ventilação geral é um dos métodos disponíveis para controle de um ambiente ocupacional. Consiste em movimentar o ar num ambiente através de ventiladores; também chamada ventilação mecânica.

Um ventilador pode insuflar ar num ambiente, tomando ar externo, ou exaurir ar desse mesmo ambiente para o exterior. Quando um ventilador funciona no sentido de exaurir ar de um ambiente e comumente chamado de exaustor.

Num ambiente, a pressão atmosférica comum, a insuflação e a exaustão provocam uma pequena variação da pressão (considerada desprezível).Dessa forma, a insuflação é chamada de pressão positiva e a exaustão de pressão negativa.

A ventilação geral pode ser fornecida pelos seguintes métodos:

- insuflação mecânica e exaustão natural;
- insuflação natural e exaustão mecânica;
- insuflação e exaustão mecânica.

A insuflação mecânica, ventilando ar externo num ambiente, nem sempre é recomendável, uma vez que o ar externo pode estar contaminado de impurezas, ou ainda, com temperatura e umidade relativa inadequadas.

Definições:

Vazão: Q

É um volume de ar que se deslocou num ambiente ou numa tubulação na unidade de tempo, sendo v o volume medido em:

Dessa forma, a vazão de ar será medida nas unidades: m³/h (metros cúbicos por hora) ou Ft³/min (pés cúbicos por hora), também escrita sob a forma CFM (cubic feet per minute).

Velocidade: v

É a distancia percorrida por um ponto material na unidade de tempo.

Dessa forma, as unidades de velocidade de ar será: n/s (metros por segundo) ou Ft/min o ( pés por minuto) também escrita sob a forma FPN (feet per minute)

Taxa de renovação de ar: T

Entende-se por taxa de renovação ou numero de trocas de ar num ambiente o numero de vezes que o volume de ar desse ambiente é trocado na unidade de tempo.

A relação entre a vazão e o volume resulta em um numero que depende somente do tempo. Por exemplo, quando a vazão é expressa em m/h e o volume em m 3 / h, e o volume em m³, resulta um numero T expresso por hora.

Ventilação geral para conforto térmico

No campo da ventilação industrial e da não industrial, a ventilação destinada à de conforto térmico é das mais importantes e possui tal extensão que constitui um capitulo especial. Neste tópico serão abordados apenas conceitos básicos sobre o assunto e serão fornecidos alguns dados preliminares para uma iniciação e elaboração de projetos, não se entrando, no entanto, nos aspectos de condicionamento de ar. Em outras palavras, serão fornecidos alguns dados de conforto ambiental, dados para cálculos de trocas (renovação), reposição e recirculação de ar em ambientes, isto é, necessidades de ventilação conforme ambientes ocupados pelo homem, bem como diminuição de fumos e odores por insuflamento de ar.

Temperaturas extremamente baixas não ocorrem com freqüência no Brasil, com exceção de alguns casos esporádicos, em algumas localidades no sul do país. Dessa forma, não nos referiremos, em parte alguma do texto, a aquecimento de ar para promoção de conforto térmico, uma vez que a simples utilização da vestimenta adequada soluciona os problemas usualmente encontrados.

Calor e conforto térmico

Aspectos gerais: o homem é um ser tropical por excelência, possuindo uma capacidade bastante desenvolvida de: transpiração. Um grande numero de indivíduos está, parte do tempo, exposto a temperatura, mais altas que a temperatura ambiente principalmente em seu ambiente ocupacional, onde uma serie de fatores climáticos e não climáticos conduzem a um ganho ou a uma menor dissipação de calor pelo organismo. A esse tipo de estímulo o organismo responde fisiologicanente, refletindo a severidade da exposição ao calor, para cujo equacionamento completo e adequado é necessário medir quantitativamente a ação do calor, bem como a resposta do organismo,

correlacionando-as; essa é uma tarefa difícil em função de vários para metros intervenientes, tais como temperatura do ar, umidade relativa, calor radiante, velocidade do ar, tipo de trabalho exercido, aclimatação, roupa utilizada e outros.

Dessa forma, torna-se necessária a fixação de critérios que permitem estabelecer os limites de exposição ao calor em diferentes tipos de trabalho e a redução da exposição para respostas excessivas do organismo. Os critérios assim desenvolvidos devem levar em conta não só a resposta fisiológica, mas também a psicológica, a produtividade e a ocorrência de desordens devido ao calor.

Renovação do ar ambiente

Requisitos de ventilação: varias medidas podem ser tomadas para se evitar a exposição de pessoas a condições de alta temperatura. Por exemplo, enclausuramento e isolamento de fontes quentes, vestimentas, barreiras protetoras, diminuição do tempo de exposição, etc.

Na tabela a seguir são indicadas as relações de espaço ocupado e vazões necessárias para varias situações:

Tabela 2. Critérios sugeridos para projetos gerais de ventilação de ambientes (ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineering, Guide an Data Book).