Anderson Bittencourt
Antônia F. Cruz
Marcos Portnoi
Nereu Rossi
Neilton Santana

Estanho

Introdução

Modo de Obtenção

Estrutura Atômica e Características Gerais

Principais Ligas

Aplicações

Considerações Finais e Tendências Futuras

Prata

Introdução

Propriedades químicas

Energias

Ocorrência

Ocorrências no Brasil

Bronze

Principais Tipos de Bronze

Referências Bibliográficas

O estanho, de símbolo Sn, é um elemento metálico usado pelos humanos há eras. Ele ocupa o grupo 14 ou IVa da Tabela Periódica, e tem número atômico 50 (o que o coloca na família dos Metais Representativos).

Estanho tem sido encontrado em tumbas no Egito e foi exportado para a Europa em grandes quantidades a partir de Cornwall, Inglaterra, durante o período romano. Os antigos egípcios consideravam o estanho e o chumbo como formas diferentes do mesmo metal.

O principal minério de estanho é a cassiterita ou dióxido de estanho, de fórmula SnO₂. A cassiterita forma cristais tetragonais e tem dureza 6 a 7, com densidade relativa de 7. Normalmente este minério tem coloração marrom escura ou negra, além de ser opaco. Ocorre em veios submetidos a alta temperatura, ou associado a pegmatitas, um tipo de rocha ígnea. Também ocorre na forma de pequenos seixos em depósitos aluviais fluviais ou marinhos. A cassiterita é o único mineral de estanho de importância econômica. É encontrado em abundância em Cornwall, Inglaterra, como também na Alemanha, Malásia, Bolívia, Brasil, Austrália, Indonésia, Nigéria, República do Congo e no Alaska.

Na extração do estanho, o minério é primeiro extraído e lavado a fim de remover impurezas. Então é cozido, de modo a oxidar os sulfetos de ferro e cobre. Após uma segunda lavagem, o minério é reduzido por carbono em um forno reverberatório. A reação de redução é:

SnO_2(s) + 2C_(s) à Sn_(l) + 2CO_(g)

O estanho derretido é coletado no fundo e moldado no formato de blocos. Nesse formato, o estanho é novamente fundido sob temperaturas mais baixas, para que as impurezas formem uma massa insolúvel a ser extraída. O estanho pode ainda ser purificado por eletrólise.

O estanho tem distribuição atômica 2-8-18-18-4, e peso atômico 118,69. O metal é altamente dúctil, de aparência branco-prateada, e maleável à temperatura de 100^oC. É atacado por ácidos fortes. O estanho forma três variedades alotrópicas sólidas:

· estanho a , ou estanho cinzento, que é um pó amorfo, cinza, não-metálico, estável abaixo de 13^oC e com densidade relativa 5,75. Nessa variedade o estanho forma ligações covalentes no retículo semelhantes ao diamante.

· estanho b , ou estanho branco. É estável entre 13 e 161^oC. É o estanho comum, com retículo cristalino tetragonal.

· estanho g , ou estanho rômbico. É estável a temperaturas acima de 161^oC até a fusão (232^oC). Essa variedade alotrópica forma retículos ortorrômbicos e é extremamente quebradiça.

A transição da variedade b para a é lenta. Ao ocorrer em tubos antigos de órgãos nas catedrais das regiões frias da Europa, essa transição provocava manchas cinzentas (o estanho a ) nos tubos, sendo chamada de "peste do estanho". Foi considerada obra do demônio. Barras de estanho, quando dobradas, emitem um ruído de estilhaçamento característico, causado pela fricção entre os cristais.

O estanho é o 49^o metal mais abundante na crosta terrestre. Seu ponto de fusão é 232^oC, seu ponto de ebulição é 2270^oC e tem densidade relativa de 7,28. Sua resistividade a 20^oC é de 11,5 x 10^-8 W .m.

As ligas de estanho mais comuns são o bronze (estanho e cobre), a solda (estanho e chumbo), e estanho, chumbo e antimônio (metal patente). Também é usado em liga com o titânio na indústria aeroespacial.

A solda é uma liga particularmente interessante na elétrica e eletrônica, usada para união e remendo de metais. Na eletrônica, a solda é usada para unir componentes eletrônicos a placas de circuito impresso ou fios. As soldas são comumente classificadas como macias ou duras, dependendo dos seus pontos de fusão e resistência mecânica. As soldas macias, como as usadas em eletrônica, são ligas de estanho e chumbo, algumas vezes com adição de bismuto; as soldas duras são ligas de prata, cobre e zinco (solda prateada) ou cobre e zinco.

O estanho é um metal muito procurado e utilizado em centenas de processos industriais, em especial na galvanoplastia e na formação de ligas como o bronze e as soldas. É usado no fabrico das folhas-de-flandres, que são lâminas de aço ou ferro recobertas com estanho. Serve ainda como cobertura protetora para dutos de cobre e para manufatura de latas. O estanho protege o aço contra corrosão e age como lubrificante quando o aço passa entre superfícies durante a fabricação de latas. As folhas-de-flandres podem ser usadas para recobrir fios de cobre e para confecção de contatos elétricos.

A solda para eletrônica também é conhecida como solda 60/40, devido a sua composição de liga de 60% de estanho e 40% de chumbo. Essa composição dá à solda uma boa condução elétrica e um ponto de fusão não muito alto, evitando o superaquecimento de componentes no momento da soldagem. Esta solda é manufaturada na forma de um fio maleável de coloração prateada. Dentro do fio há um núcleo de resina. O processo de solda consiste em aquecer os componentes a serem soldados e a placa onde serão soldados, se for o caso, com um equipamento denominado ferro de solda. As superfícies são previamente limpas de óxidos ou impurezas. Ao encostar o fio de solda nos componentes aquecidos, o núcleo de resina funde-se primeiro, cobrindo as superfícies a serem soldadas. A resina limpa as superfícies quimicamente e auxilia na pega da solda. A liga de solda então funde-se, cobrindo as superfícies, e solidificando-se ao resfriar-se. Uma solda de má qualidade, temperatura insuficiente no ferro ou a presença de contaminantes resulta, após a solidificação, numa solda opaca, comumente chamada de solda fria. Esta tem baixa aderência e má condutividade, comparada à solda resultante do procedimento correto de soldagem.

O estanho também é usado como ingrediente em alguns inseticidas. O sulfeto de estanho, também conhecido como ouro mosaico, é usado na forma de pó para acabamento de bronze em artigos de plástico ou madeira.

O estanho é um metal abundante e de custo acessível. Suas características tornam-no bastante importante no emprego para a engenharia, seja para galvanização de outros metais como o aço (tornando-os resistentes à corrosão), seja na confecção das ligas de solda.

Apesar de o processo de galvanização por zinco ser mais simples e barato que utilizando estanho, este ainda deve continuar sendo bastante empregado por anos vindouros. Novos métodos de fabrico de folhas-de-flandres melhoraram em cerca de um terço a resistência contra corrosão, comparados aos métodos anteriores.

As ligas de solda com estanho ainda não encontraram substituto. Isso faz deste metal componente vital na indústria eletrônica, que faz uso abundante das soldas.

Introdução

A prata é um metal branco, brilhante, dúctil e maleável, que perde o brilho quando exposto ao ozônio (O3). É um bom condutor de eletricidade e um elemento estável quando exposto ao ar e à água. O elemento 47 é um metal de transição pertencente ao grupo 11 da tabela periódica.

A aparência atrativa do metal é a causadora da sua grande demanda para fins ornamentais. Sua principal desvantagem é a perda gradativa do seu brilho, principalmente nas regiões com indústrias, que liberam compostos de enxofre (S) na atmosfera, que reagem formando sulfeto de prata.

Há inúmeras provas da importância e da utilização da prata na antigüidade. A prata já tinha seu valor social desde o Velho Testamento, citada numa passagem envolvendo Abraão, que presume-se ter vivido entre 2160 e 1985 a.C. ; fala de "um homem muito rico, cheio de ouro e prata".

A prata, bem como o ouro, eram símbolos de poder e riqueza. No período de 1780 à 1580 a.C., a prata tinha o dobro do valor do ouro. Tornou-se mais abundante entre 1530 e 1350 a.C., ficando menos valiosa que o ouro.

Durante os séculos VII e VIII, os alquimistas não consideravam a prata um metal tão perfeito quanto o ouro. Eles a representavam com o símbolo de um semi - círculo, sugerindo a perfeição matemática pela metade e sua suposta ligação com a lua.

Apesar da sua grande exploração e redução das suas reservas na crosta terrestre, a prata ainda é muito usada, não só para fins ornamentais, mas também para emprego em diversas áreas da indústria.

Propriedades químicas

A prata é resistente à oxidação, mas reage com o enxôfre da atmosfera, formando sulfeto de prata (Ag₂S). Absorve, fortemente, oxigênio em seu ponto de fusão.

É solúvel em ácidos oxidantes e compostos contendo o íon cianeto (CN^-). Insolúvel em água e álcalis. A maioria dos compostos de prata tem número de oxidação +1.

O nitrato de prata (AgNO₃) é o reagente de partida para a fabricação de haletos de prata - AgX, onde X = halogênio.

Energias

Energias de ionização (Kj/mol)

Primeira = 731

Segunda = 2070

Terceira = 3361

Calor específico = 0,235 J/g.K

Eletronegatividade = 1,93 Pauling

Afinidade eletrônica = 125,6 KJ/mol

A prata raramente ocorre na forma pura. Pode ser encontrada sob a forma de sulfeto de prata (Ag2S), associados aos sulfetos de chumbo, de zinco, de cobre, de níquel e de estanho.

As grandes jazidas de prata estão localizadas na região das Montanhas Rochosas no oeste dos Estados Unidos, nas montanhas do México e na Cordilheira dos Andes, no Peru e na Bolívia.

Ocorrências no Brasil

As principais fontes de nióbio no Brasil são o pirocloro e a niobita (ou columbita).

O pirocloro ocorre na região que circunda a bacia do rio Paraná, nos Estados de Goiás e Minas Gerais.

A columbita ocorre nos Estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Bahia e Minas Gerais.

À medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza e as propriedades relacionadas com a resistência mecânica, sem queda da ductilidade. Essas ligas podem, geralmente, ser trabalhadas a frio, o que melhora a dureza e os limites de resistência à tração e escoamento, como está indicado na Tabela, pelas faixas representativas dos valores dessas propriedades.

As propriedades são ainda melhoradas pela adição de até 0,40% de fósforo, que atua como desoxidante; nessas condições, os bronzes são chamados fosforosos.

Nos teores de utilização usuais, dependendo das condições de resfriamento, a estrutura apresenta uma única fase (alfa), que corresponde a uma solução sólida de estanho em cobre.

Os bronzes possuem elevada resistência à corrosão, o que amplia o campo de seu emprego.

Freqüentemente adiciona-se chumbo para melhorar as propriedades lubrificantes ou de antifricção das ligas, além da usinabilidade. O zinco é da mesma forma eventualmente adicionado, atuando como desoxidante em peças fundidas e para melhorar a resistência mecânica.

As principais aplicações dos vários tipos de bronzes são as seguintes:

Tipo 98-2 – devido a sua boa condutibilidade elétrica e melhor resistência mecânica que o cobre, é empregado em contatos componentes de aparelhos de telecomunicação, molas condutoras, etc.; em construção mecânica, como parafusos com cabeça recalcada a frio, tubos flexíveis, rebites, varetas de soldagem, etc.;

Tipo 96-4 – em arquitetura; em construção elétrica, como molas e componentes de interruptores, chaves, contatos e tomadas; na construção mecânica, como molas, diafragmas, parafusos com cabeça recalcada a frio, rebites, porcas, etc.;

Tipo 95-5 – em tubos para águas ácidas de mineração, componentes para industria têxteis, química e de papel; molas, diafragmas, parafusos, porcas, rebites, varetas eletrodos de soldagem, etc.;

Tipo 94-6 – mesmas aplicações anteriores em condições mais críticas, devido a sua maior resistência à fadiga e ao desgaste. Produzido também nas formas de chapas, barras, fios e tubos;

Tipo 92-8 – melhor resistência à fadiga e ao desgaste; na forma de chapas, barras, fios e tubos. Além das aplicações da liga anterior, emprega-se em discos antifricção, devido a suas características antifricção;

Tipo 90-10 – é a liga, entre os bronzes, que apresenta as melhores propriedades mecânicas, sendo por isso a mais empregada. Entre algumas aplicações típicas, incluem-se molas para serviços pesados.

Os bronzes para fundição incluem, entre outros, os seguintes tipos;

Liga cobre-estanho 89-11 fósforo - contendo 0,10 a 0,30% de fósforo; entre as aplicações, pode-se citar engrenagens para diversos fins;

Liga cobre-estanho 88-10 zinco 2 – contendo 1,0 a 30% do zinco e 1,0% máximo de chumbo – conexões de tubos grandes, engrenagens, parafusos, válvulas e flanges.

Liga cobre-estanho 86-6 zinco 4,5 chumbo 1,5 – contendo 3,0 a 5,0% de zinco e 1,0 a 2,0% de chumbo – válvulas para temperaturas até 290°C, bombas de óleo e engrenagens;

Liga cobre-estanho 87-11 chumbo 1 níquel 1 – contendo 1,0 a 1,5% de chumbo e 0,5 a 1,5% de níquel – buchas e engrenagens para diversos fins.

Bronzes para mancais – Aplicações importante dos bronzes em peças fundidas são representadas pelos materiais para mancais.

Nessas aplicações, os tipos empregados são os seguintes:

Liga cobre-estanho 85-5 chumbo 9 zinco 1 – contendo 83,0 a 86,0% de cobre, 4,0 a 6,0% de estanho, 2,0% máximo de zinco e 8,0 a 10,0% de chumbo – empregada em buchas pequenas e mancais.

Liga cobre-estanho 80-10 chumbo10 – contendo 78,0 a 82,0% de chumbo, 9,0 a 11,0% de estanho, 1,0% de zinco máximo e 8,0 a 11,0% de chumbo – empregada em mancais para altas velocidades e grandes pressões e em mancais para laminadores;

Liga cobre-estanho 78-7 chumbo 15 – contendo 75,0 a 80,0% de cobre, 2,0 a 8,0% de estanho, 1,0% máximo de zinco e 13,0 a 16,0% de chumbo – empregada para pressões médias, em mancais para automóveis;

Liga cobre-estanho 70,5 chumbo 25 – contendo 68,0 a 73,0% de cobre, 4,0 a 6,0% de estanho, 1,0% máximo de zinco e 22,0 a 25,0% de chumbo – empregada em mancais para altas velocidades e baixas pressões.

ENCICLOPÉDIA Microsoft Encarta Encyclopedia Deluxe 2000. Microsoft Corporation 1993-1999.

 

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