Metal
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Um metal, assim como qualquer outra substância ou matéria, é formado por elementos químicos sendo geralmente descrito como um aglomerado de átomos com caráter metálico em que os eletrons da camada de valência fluem livremente. Os metais são um dos três grupos dos elementos distinguidos por suas propriedades de ionização e de ligação, junto com metalóides e não-metais. Na tabela periódica, a linha diagonal entre o dúteis e maleáveis, tem geralmente um alto ponto de fusão, são geralmente duros,de cor amarelada, e conduzem electricidade e calor bem. Tem estas propriedades principalmente porque cada átomo exerce somente uma fraca atração nos elétrons mais externos (elétron de valência); assim, os elétrons de valência formam um tipo de nuvem em torno dos átomos, (Teoria de bandas). A maioria de metais são quimicamente estáveis, com a exceção notável dos metais alcalinos e alcalino-terrosos, encontrados na tabela periódica, nas duas primeiras colunas da esquerda.
Metal é, genericamente toda substância mineral que se apresenta em estado sólido à temperatura ambiente — com a única exceção do mercúrio — e que se caracteriza por brilho característico, opacidade, dureza, ductibilidade (que permite que o material seja esticado em arames finos) e maleabilidade (que possibilita sua redução a lâminas delgadas). Incluem-se nessa definição tanto os metais propriamente ditos (ouro, prata, ferro, etc.), como algumas ligas (bronze e latão por exemplo). Outras propriedades físicas que caracterizam o metal são sua elevada densidade, boa fusibilidade e, principalmente, os altos coeficientes de condutividade térmica e elétrica.
Do ponto de vista químico, metal é todo elemento eletropositivo, ou seja, aquele cujos átomos formam íons positivos em solução. Os metais constituem cerca de 75% do sistema periódico dos elementos. Possuem, em seu nível mais externo, denominado nível de valência, no máximo três elétrons, excetuados o estanho e o chumbo (que possuem quatro elétrons) e o bismuto e o antimônio (cinco elétrons). O metal é profundamente afetado pela presença de quantidades relativamente pequenas de outros elementos. Exemplo disso é a liga denominada aço, cujas importantes características se devem à pequena quantidade de carbono (aproximadamente 0,5% desse elemento) adicionada ao ferro.
Apenas alguns metais, como o ouro, a prata, o cobre, a platina e o bismuto ocorrem na natureza em sua forma elementar. Quase sempre os metais são encontrados em forma de óxidos ou sulfetos, nos minerais que contêm quantidades variáveis de impureza (ganga), como argila, granito e sílica, de que os compostos metálicos devem ser separados. Aparecem ainda como cloretos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc. O principal problema é reduzi-los de seus compostos à forma elementar. Dificilmente os mesmos processos podem ser aplicados a todos os metais, em virtude das grandes diferenças físicas e químicas entre eles.
A escolha do procedimento adequado baseia-se nas propriedades químicas e termodinâmicas dos sistemas. Os métodos mais comuns de redução são: (1) O pirometalúrgico, que se subdivide em: (a) aquecimento de sulfetos ao ar (ustulação), (b) aquecimento de misturas de óxidos e sulfetos, (c) redução com carbono e (d) redução com hidrogênio; (2) o eletrolítico; (3) o deslocamento metálico e (4) a decomposição dos haletos. Os metais mais abundantes na crosta terrestre, todos em combinação com outras substâncias, são o alumínio, o ferro, o cálcio, o sódio, o potássio e o magnésio.
Os não-metais são mais abundantes na natureza do que os metais, mas os metais de fato constituem a maioria da tabela periódica. Alguns metais bem conhecidos são: alumínio, cobre, ouro, ferro, prata, titânio, urânio, e zinco.
Uma liga é uma mistura, com propriedades específicas, que contem ao menos dois elementos metálicos. Exemplos das ligas são: aço (ferro, carbono e outros ), latão (cobre e zinco), bronze (cobre e estanho, podendo conter outros elementos ) e duraluminio (alumínio e cobre, podendo conter outros elementos ). Praticamente todos os aços contém, além do carbono, os elementos silício e manganês. Os elementos enxofre e fósforo, encontram-se presentes como impurezas. Aços inoxidáveis contém, além dos elementos contidos nos aços normais, cromo, níquel e, em alguns casos, molibdênio.
Aços especiais podem conter : cobalto, vanádio, tungustênio, alumínio, cobre, boro e outros .
Os metais se oxidam, isto é, quando expostos ao oxigênio, [muitas vezes em ambiente úmido (com H2O)], combinam-se com ele formando um óxido, que não possui algumas das principais propriedades dos metais como o brilho e a ductilidade. No ferro por exemplo, esta camada de óxido é o que se dá o nome de ferrugem.
A forma original da maioria dos metais, encontrada na natureza é justamente esta, combinada ao oxigênio, que após purificada, dá origem ao metal puro. As mais conhecidas formas de minerais metálicos são a bauxite (alumínio) e a hematite (ferro). Alguns contudo, podem ser encontrados na forma pura como a platina, o ouro e a prata.
[editar] Características
- Condutibilidade: térmica, elétrica;
- Ductibilidade: capacidade de ser transformada em fios;
- Maleabilidade: ser maleável, e ter a capacidade de ser transformado em uma lâmina;
- Elasticidade: ser esticado e voltar ao normal;
- Tenacidade: resistência à tração;
- Ponto de fusão e ponto de ebulição altos;
- Possuem 1 a 3 elétrons na última camada.
[editar] Cristalografia e metalografia
Os metais apresentam grande diversidade de propriedades físicas e químicas, conforme a pressão, temperatura e outras variáveis. Além disso, um mesmo elemento pode apresentar diferentes tipos de mecanismos e estruturas de cristalização, o que também lhe altera as características. Geralmente, os metais apresentam ordenação cristalina simples, com alto nível de aglutinação atômica (o que implica alta densidade) e numerosos elementos de simetria. No que se refere às combinações, apresentam forte tendência a não formar compostos entre si, mas têm afinidade por elementos não metálicos como o oxigênio e o enxofre, com os quais formam, respectivamente, óxidos e sulfetos. O tamanho, forma e disposição das partículas metálicas, especificados pela metalografia, são fundamentais para o reconhecimento das propriedades físicas que determinam a plasticidade, resistência a tração, dureza e outras propriedades do material. Esses fatores podem ser alterados por tratamentos térmicos (ciclos de aquecimento e resfriamento controlados) ou mecânicos ( forjamento, trefilação, laminação, etc).
