Divirta-se com
o Clube da Química
Alumínio
www.clubedaquimica.com
Divirta-se com o Clube da Química propõe uma maneira divertida
de ensinar a química usando as palavras cruzadas e jogos como o Soduku,
caça palavras, dominox, etc.
Prof. Dr. Genilson Pereira Santana
Produzido por
Genilson Pereira Santana
Doutor em Físico-Química pela Ufmg
Professor da Universidade Federal do Amazonas
Genikele Pereira Santana
Graduanda em Engenharia Civil pela Unileste
O metal alumínio
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alumínio (símbolo
Al) é um metal
representativo de
número atômico igual a 13 e
massa atômica ponderada
27 u. Por ser leve,
relativamente resistente e
bom condutor de calor e
eletricidade, é muito
utilizado na produção de
eletroeletrônicos
( c o m p u t a d o r e s ,
aparelhos de áudio e
vídeo), latas de bebidas
(refrigerantes, cervejas),
além de utensílios culinários
(panelas, baldes de gelo e
“papel alumínio”). Nas condições ambiente, é sólido e brilhante. E, por
possuir grande afinidade com oxigênio (já que é um metal não-nobre)
não é encontrado puro na natureza (apesar de ser o metal mais
abundante da crosta terrestre), mas na forma de óxidos e silicatos.
Sua trivalência positiva faz com que seja altamente oxidável, logo, sua
aparência visual é de cinza fosco; para que sua verdadeira aparência
brilhante seja vista, é necessário um polimento ou atrito com outro
metal mais duro. É dúctil e, também, o segundo metal mais maleável –
atrás apenas do Ouro. O estado de oxidação +3 é praticamente o único
encontrado no alumínio e a existência de hidróxido.
1
Dominox do alumínio
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2
CICLO
ELETOELETRONICOS
HIDROXIDO
LATA
OXIDAVEL
OXIDO
NATUREZA
DUCTIL
SOLIDO
VIDEO
BRILHANTE
BAUXITA
ELETRICA
ELETOLITICO
INDUSTRIA
ALUMINIO
PROCESSO
REDUCAO
ENERGIA
RECICLAGEM
CONSUMO
BEBIDA
REFUSAO
Produção de alumínio a partir
do seu minério
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O alumínio é um metal
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principal componente e o Al2O3. A
bauxita foi identificada pela
primeira vez em 1821, por
Berthier, na localidade de Les
Baux, no sul da França, sendo o
alumínio isolado em 1825, pelo
químico Oersted. A primeira
obtenção do alumínio por
processo químico foi realizada
em 1864, por Sainte-Claire
Deville. Esse processo foi
substituído com sucesso pelo
processo eletrolítico, utilizado
até os dias de hoje. O alumínio é
obtido em duas etapas no
processo eletrolítico: Refinaria
e Redução. Na refinaria a
bauxita é transformada em alumina calcinada, para na segunda etapa,
ser reduzida por processo eletrolítico para alumínio. O processo de
redução é realizado em cubas eletrolíticas em altas temperaturas.
Durante esse processo, o alumínio se deposita no fundo da cuba e é
extraído por sucção para cadinhos, que transferem o metal líquido à
fundição para a obtenção de alumínio puro. Por se tratar de um processo
de produção caro devido ao alto consumo de energia elétrica, a
reciclagem do alumínio passou ser uma vantagem no comércio deste
elemento. Só para ter uma ideia o alumínio reciclado representa uma
economia de 95% de energia elétrica em relação ao processo
eletrolítico. Outra característica importante da reciclagem é a geração
de maior número de emprego em relação a indústria de
transformação da bauxita em alumínio.
3
Propriedades do alumínio
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4
TEMPERATURA
ALUMINIO
CRISTALIZA
CONDUTANCIA
CALOR
LATENTE
TRACAO
RESISTENCIA
CUBICA
ESTAVEL
FUSAO
OXIDO
TERMICA
BRANCO
PRATA
FIO
ELETRICA
INDUSTRIAL
CATODO
FIO
HIDRETO
IONICO
SOLIDO
HIDROXIDO
ALUMINA
BRUCITA
ALCALINA
SAL
ION
O alumínio na indústria
automotiva
O
alumínio já está presente em C E N V E J O M U S N O C R D E
24% dos componentes dos O A P I E C L A T O M C A E A C
carros modernos, tornando-
os mais leve e consequentemente mais
econômicos. Já é possível encontrar
veículos cujo consumo é de 2 L para
andar 100 km. Apesar de ganhar
destaque agora devido ao alto custo dos
combustíveis,
os
fabricantes
de
automóveis já utilizavam o alumínio há
mais de mais de cem anos atrás.
Naquela época, o alumínio era um metal
recém descoberto e pouco explorado, no
entanto, o seu peso leve e resistência à
corrosão mostraram ser promissores
utilizar
este
automotiva
metal
na
emergente.
indústria
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primeiro
carro esportivo com um corpo feito de
alumínio foi apresentado ao público no
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Salão do internacional do Automóvel de Berlim em 1899. O primeiro motor com peças
de alumínio foi construído dois anos depois, quando, em 1901, Carl Benz, um
fabricante mundialmente famoso de automóvel, apresentou um novo carro para a
corrida de prestígio em Nice. As dificuldades em trabalhar com o alumínio, falta de
conhecimento e alto preço impediram o uso do alumínio na produção de automóveis
em massa no início do século. Depois da segunda guerra, o alumínio se tornou mais
acessível e mais barato, foi quando a Land Rover, fabricante inglesa, começou a
explorá-lo. Em 1961 a empresa iniciou a produção em massa do Buick 215 tendo
peças de alumínio no moto V8 de 144 kg. Em 1962, o lendário piloto americano Mickey
Thompson dirigiu um carro contendo um motor feito de alumínio durante as 500
milhas de Indianápolis. No decorrer dos anos, o alumínio tornou-se um metal
obrigatório como componente dos carros. Atualmente, usar o alumínio na produção de
um veículo representa consumo baixo combustível e redução da quantidade de
emissões gases perigosos para a atmosfera.
5
A descoberta do alumínio
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lumínio (latim alumen), na
verdade é o nome de um do
sulfato de alumínio. Esse
sal é conhecido desde a
Antiguidade, pois era empregado
como fixador de corantes em
tecidos. Há mais de 7.000 anos
atrás, o povo antigo da região do
Iraque produzia cerâmicas de
qualidade usando alto teor de
alumínio. Há 4.000 anos atrás, os
egípcios e babilônios usavam
compostos de alumínio no preparo
de vários produtos químicos e
medicinais. Em 1807, Humphry
Davy (cientista inglês) tentou isolar o alumínio a partir da alumina, Al2O3. Ele se
convenceu que a alumina tinha “base metálica”, chamando-a alumium, mais tarde
recebeu o nome de aluminum. No entanto, em outras línguas usava-se o termo
aluminium. Somente em 1825 que o alumínio metálico foi isolado por Ørsted a
partir da alumina. Para isso, ele preparou o cloreto de alumínio, AlCl3 e o tratou com
uma liga de potássio com mercúrio, formando uma
amalgama de alumínio. Após o aquecimento da amalgama
ele obteve o alumínio, pois todo mercúrio foi evaporado. Em
1827 o alumínio foi repreparado por Friedrich Whöler em
uma forma suficientemente pura, permitindo sua descrição
adequadamente. Whöler também obteve o alumínio fazendo
reagir cloreto de alumínio, AlCl3, com potássio metálico.
6
Cenas da Química
7
A reciclagem: um negócio com amplas
vantagens para o ambiente
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A reciclabilidade é um dos
atributos mais importantes
do alumínio, pois é ele pode
ser produzido infinitas vezes,
sem perder suas qualidades
n o
p r o c e s s o
d e
reaproveitamento. O
exemplo mais comum é lata
de alumínio para bebidas,
que é transformada
novamente em lata após a
coleta e refusão. Essa
característica dá uma
vantagem única para o
alumínio, pois contribuir para
proteger o ambiente e
economia de energia. A
reciclagem de alumínio é feita tanto a partir de sobras do próprio
processo de produção, como de sucata gerada por produtos com
vida útil esgotada. O reaproveitamento de sobras ocorre tanto
interna como externamente. Em qualquer caso representa uma
grande economia de energia e matéria-prima, refletindo-se em
aumento da produtividade e redução da sucata industrial. A
reciclagem de produtos com vida útil esgotada, por sua vez,
depende do tempo gasto entre seu nascimento, consumo e
descarte. Isto é chamado de ciclo de vida de um produto, que
pode ser de 45 dias, como no caso da lata, até mais de 40 anos, no
caso de cabos de alumínio para transmissão de energia elétrica.
Em qualquer caso, o alumínio pode ser reciclado infinitas vezes.
Quanto mais curto for o ciclo de vida de um produto de alumínio,
mais rápido será o seu retorno à reciclagem. Por isso, os volumes
de reciclagem da indústria alcançaram índices expressivos, com a
entrada da lata de alumínio no mercado.
8
CURIOSIDADE!!!
O alumínio de precioso a metal comum
P
or ter um brilho metálico e ser de difícil obtenção o alumínio
era considerado precioso em tempos antigos. Napoleão III
tinha em sua mesa garfos de alumínio para surpreender os
dignitários estrangeiros. O Rei do Sião tinha um berloque feito a
partir desse metal. No primeiro aniversário do Príncipe Imperial da
França, um ministro de Estado comprou-lhe um chocalho de
alumínio exclusivo. Em 1852, este metal custava
aproximadamente 545 dólares o quilo. Platina e joias de alumínio
eram consideradas do mesmo valor. Em 1884, uma cápsula de
alumínio valendo 100 onças foi escolhida para ser o Monumento de
Washington, sendo exibida por um tempo na janela de um
joalheiro da Quinta Avenida. Em 1885, na Exposição de Paris de
1855, um lingote de alumínio foi exibido ao lado das joias da coroa.
Entretanto, de formas independentes em 1886, experimentalistas
solitários o americano Charles Martin Hall e o francês Paul Heroult,
por um processo de eletrolisação de criolita fundida conseguiram
obter a alumina. Sem saber do trabalho do outro, ambos
descobriram um método barato de obtenção de alumínio metálico.
Fato que desvalorizou consideravelmente o valor do metal.
Dentre as grandes decisões de Steve
Jobs (CEO da Apple) está a escolha do
alumínio como invólucro de seus
produtos. Ele tinha a preocupação que a
Apple tivesse a sustentabilidade do
ambiente
9
Os dez procedimentos da
reciclagem
Compras: as latas são compradas pelos
consumidores, junto com a bebida.
Consumo: depois de consumida a bebida, a lata
vazia é levada por sucateiro ao posto de coleta.
Coleta: Nesses locais, as embalagens são
prensadas com todas as suas partes (corpo,
tampa e anel)
Prensagem: Neste estágio, as latas são
prensadas novamente. Desta vez, em grandes
fardos, como são chamados os “pacotes”
volumosos e pesados, fáceis de serem
transportados.
Fundição: As latinhas são derretidas em fornos
especiais para latas de alumínio
Lingotamento: Aqui todo o material é
transportado em lingotes fundidos sob a forma de
tiras, apropriadas para uma refusão ou
transformação
Laminação: Os lingotes passam por um processo
de deformação plástica no qual o material passa
entre rolos e se transforma em bobinas de
alumínio
Nova Lata: As bobinas são usadas
para fazer novas latinhas
Enchimento: Na fábrica de bebidas, as
latas passam por um processo de
enchimento para ganhar aquele
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conhecemos
Consumo: Depois as latas são
distribuídas mais uma vez aos pontos
de venda, fechando o ciclo de
reaproveitamento do alumínio
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Aluminio e suas
associações
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RECICLAGEM
ENGENHARIA
PRIMARIO
METAL
VIDA
TENSAO
OXIDO
DENSIDADE
MALEAVEL
DUCTIL
FUNDIÇAO
LIGAS
PRATA
COBRE
AVIAO
ANODO
SILICIO
FOGUETE
EXPLOSIVO
SODIO
METEORITO
ARGONIO
FUNDENTE
PESADO
ACIDO
Aplicações do alumínio
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alta capacidade do
alumínio em reagir
com os outros
elementos possibilita a sua
aplicação em diversas
áreas. De modo geral, as
variedades de aplicações
do alumínio estão
relacionadas com suas
características físicoquímicas, por exemplo, a
resistência à corrosão e a
alta condutibilidade
elétrica e térmica. Quando
finamente pulverizado, o alumínio é utilizado como combustível para
alguns foguetes e na produção industrial de explosivos. Ele faz parte
da estrutura de embarcações, veículos terrestres e aéreos. No
revestimento de embalagens, destacando as latas e as embalagens
usadas em sucos e leites. Na construção civil, compondo a
estrutura de portas, esquadrias, janelas, portões, divisórias, entre
outros. Em ferramentas além de outros materiais do cotidiano. Nas
redes de transmissão elétrica como um componente da liga de cobre
usada, principalmente em transmissão a longas distâncias Em
recipientes para armazenamento de substâncias sob temperaturas
extremamente baixas, conhecidos como meios criogênicos. O
alumínio é aplicado além de tantas outras que seria impossível
enumerá-las.
12
Ciclo do alumínio
O ciclo de vida do alumínio é conhecido por ser um sistema
fechado. O alumínio produzido a partir do minério bauxita
entra numa cadeia, formada por um ciclo. Como a reciclagem
no Brasil chega a 95% podemos considerar o um ciclo
fechado. Na figura abaixo existe um ciclo formado por circulos
representado o ciclo de vida do alumínio, você capaz de
enxergá-lo?
13
Experiência
Material necessário
! 3 latas de alumínio vazio
! 6 bocas de jacaré (encontradas em loja de eletrônicos)
! 4 metros de fios de cobre de 10 mm
! 1 rolo de papel toalha
! 1 Estilete
! 1 ou mais LED de 12 de volts
! Sal de cozinha
! abridor de latas
! lixa de metal
I
nicialmente, abra a lata de alumínio com auxílio de abridor de latas. Depois lixe
a parte interna de cada lata de alumínio com uma lixa. Corte um metro de fio de
cobre e desencape-o completamente com auxílio de estilete. Retire um pedaço
do rolo de papel toalha e faça um rolete que possa ser introduzido dentro da lata de
alumínio. No rolete de papel enrole completamente o fio de cobre desencapado,
deixando apenas uma ponta para fora. Com outro pedaço de papel toalha enrole
completamente o rolete com fio de cobre, introduzindo-o dentro da lata de
alumínio. Lembre-se deixe uma ponta do fio de cobre para fora da lata de alumínio.
Na sequência coloque uma porção de sal de cozinha, aproximadamente uma mão
de sal e dissolva-o com água de torneira. Pronto você já uma pilha. Agora repita a
operação para mais duas outras latas de alumínio. Depois de pronta ligue-as
conforme mostrado na figura abaixo. Pronto, agora você tem um sistema de bateria
interligadas capaz de acender um LED, basta conecta-lo conforme o esquema
mostrado na figura abaixo.
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Jogo dos 7 erros
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