Telecurso 2000 Química Nível Médio - q22d

Telecurso 2000 Química Nível Médio - q22d

2 AULA

A volta do ferro à natureza

l Ferrugem lFerrugem Ø œtil na reciclagem do ferro l Enferrujamento aumenta o peso do ferro lÉ possível prever o peso da ferrugem lAs condiçıes que facilitam a formaçªo da ferrugem lA ferrugem Ø a volta do ferro à natureza

fiO que Ø o aço fiQue existem diferentes tipos de aço fiComposiçªo do ar atmosfØrico fiComo o ferro Ø extraído do minØrio fiO que Ø óxido de ferro

Veja os materiais de ferro que existem ao nosso redor. Observe quanta ferrugem, repare como o prego, que Ø feito de ferro, vai se corroendo. Mesmo o aço, que Ø preparado dissolvendo-se carbono no ferro, enferruja. O œnico aço que Ø difícil de ser corroído

Ø o aço inoxidÆvel, que Ø preparado misturando-se carbono, níquel e crômio ao ferro. Como o aço inoxidÆvel praticamente nªo enferruja, os objetos feitos com esse material duram mais. Dificilmente aparecem peças de aço inoxidÆvel num depósito de sucatas.

O aço que se encontra no depósito enferruja com muita facilidade. Principalmente o aço que estÆ na forma de cavacos. Se vocŒ for a um depósito de ferro velho, vai observar que a montanha de cavacos estÆ mais enferrujada na parte de cima e que a parte de dentro estÆ menos enferrujada.

2 AULA

O que vocΠvai aprender

Seria bom jÆ saber

Isto lhe interessa

AULAPara ver como o oxigŒnio e a umidade provocam a ferrugem, fizemos a seguinte experiŒncia:

Depois de deixar um tempo, observou-se que a palha de aço do quarto tubo estava mais enferrujada.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Por que os cavacos do depósito que ficam na parte de cima enferrujam mais?

Quando vocŒ larga alguma coisa de ferro na chuva ela enferruja rapidamente. É o mesmo fenômeno que acontece com os cavacos.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2

O ferro só enferruja se entrar em contato com o ar e com a Ægua. Qual Ø a maneira mais simples e fÆcil de proteger o ferro da ferrugem?

O ferro que fica exposto ao ar e à umidade nos depósitos Ø vendido para as siderœrgicas. O aço que chega nas siderœrgicas Ø de vÆrios tipos, porque Ø uma mistura muito variada. Nesses aços, no ferro estªo dissolvidos muitos outros metais, como o alumínio, o zinco, o crômio, o magnØsio etc. Esses metais precisam ser separados, para que o aço seja reciclado.

Uma maneira fÆcil de separar esses metais Ø aproveitar o fato de eles se ligarem mais facilmente ao oxigŒnio que ao ferro.

Quando se funde a sucata, o oxigŒnio que estÆ ligado ao óxido de ferro Ø mais atraído por esses outros metais. Esses metais, em contato com o óxido de ferro, tiram o oxigŒnio do óxido de ferro, se transformam no óxido e deixam o ferro livre na forma de metal. O zinco Ø um exemplo de metal que tem maior atraçªo pelo oxigŒnio que o ferro.

ÓXIDO DE FERROQQ+QQZINCOQQfiQQÓXIDO DE ZINCOQQ+QQFERRO tubo 1tubo 2tubo 3tubo 4 arar secoarar com muito oxigênio água água água palha de aço substância secante

AULAOs óxidos que se formam nªo se dissolvem no ferro líquido. AlØm disso, tŒm densidade menor que o ferro e por isso ficam boiando. Isso facilita a separaçªo desses óxidos.

Transformaçıes como essas acontecem com os outros metais: alumínio, magnØsio, titânio etc.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3

Escreva para cada um desses metais o que acontece quando em contato com o óxido de ferro no forno.

Portanto, sucatas enferrujadas nªo causam problemas para a siderœrgica que compra. E, para o sucateiro que vende, tem algum problema? Pense na seguinte experiŒncia para responder a essa pergunta.

Foram pesados vÆrios pedaços de palha de aço.

As palhas foram transformadas em óxido de ferro, queimando. Obtiverem-se as seguintes massas:

ANTESANTESANTESANTESANTESDEDEDEDEDE QUEIMARQUEIMARQUEIMARQUEIMARQUEIMARQQQQQQQQQQQQDEPOISDEPOISDEPOISDEPOISDEPOIS DEDEDEDEDE QUEIMARQUEIMARQUEIMARQUEIMARQUEIMAR
MASSAMASSAMASSAMASSAMASSADADADADADA PALHAPALHAPALHAPALHAPALHA DEDEDEDEDE AOAOAOAOAOMASSAMASSAMASSAMASSAMASSA DODODODODO ÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDO DEDEDEDEDE FERROFERROFERROFERROFERRO

1,0 g1,4 g 2,0 g2,8 g 3,0 g4,3 g

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4 Qual vai ser o peso do óxido de ferro, se queimarmos 10 g de palha de aço?

O ferro metÆlico Ø formado de partículas de ferro. No óxido de ferro, as partículas de ferro estªo ligadas ao oxigŒnio. Isso aumenta a massa dele. Agora vamos pensar no sucateiro.

Exercício5Exercício5Exercício5Exercício5Exercício5

O caminhªo de um depósito de sucatas carrega 5.0 kg de sucata de aço. Pela anÆlise, sabe-se que 20% do aço estÆ enferrujado. Qual Ø o peso de carga inœtil que o caminhªo estÆ carregando?

AULAFazendo o cÆlculo, dÆ para saber que cada caminhªo com 5.0 kg de aço estÆ carregando 300kg de massa inœtil. Isso quer dizer que eles estªo carregando 300 kg de oxigŒnio.

A ferrugem, que Ø o sólido marrom-avermelhado que estamos acostumados a ver, Ø uma mistura muito variada. A ferrugem se forma quando o ferro entra em contato com a Ægua e com o ar. Se no ar tiver muita umidade, o tipo de ferrugem que aparece Ø diferente. Mas, qualquer tipo de ferrugem Ø prejudicial porque enfraquece o metal.

Normalmente, nós consideramos a ferrugem como sendo óxido de ferro misturado com um outro composto que se forma quando se molha o ferro. Esse composto se chama hidróxido de ferro.

FERROQQQ+QQQOXIGNIOQQQ+QQQGUAQQQfiQQQÓXIDO FERRO E HIDRÓXIDO DE FERRO

Agora vocŒ deve ter percebido que o ferro quando estÆ enferrujado, pesa mais que o ferro limpo. Na ferrugem, as partículas de ferro estªo ligadas ao oxigŒnio e tambØm à Ægua.

Aprendemos que o ferro enferruja se entrar em contato com a Ægua e com o ar. Uma maneira fÆcil de proteger o ferro do enferrujamento Ø pintar ou lambuzÆ-lo com óleo, para que o ar e a umidade nªo entrem em contato com ele.

Quando o ferro enferruja, aumenta de peso porque forma-se o óxido de ferro junto com o hidróxido de ferro. A massa de óxido de ferro que se forma Ø fixa para uma determinada massa de ferro. A massa de hidróxido tambØm Ø fixa. O que pode acontecer Ø formar mais hidróxido ou mais óxido. A proporçªo vai depender da umidade do ar.

O ferro metÆlico Ø extraído de um minØrio que Ø praticamente igual à ferrugem. Para transformar o minØrio no ferro, nós precisamos aquecŒ-lo a mais de 1.0”C. Mas a transformaçªo do ferro em ferrugem acontece espontaneamente. Se nós largarmos o ferro num ambiente natural, ele volta à sua forma mais estÆvel, que Ø a de ferrugem.

AULAVocΠprecisa saber

lA ferrugem ferrugem ferrugem ferrugem ferrugem Ø causada pelo ar e pela umidade. lFerrugem Ø uma mistura de óxido de ferro óxido de ferro óxido de ferro óxido de ferro óxido de ferro e de hidróxido de ferro hidróxido de ferro hidróxido de ferro hidróxido de ferro hidróxido de ferro. lA ferrugem Ø uma substância mais estÆvel que o ferro metÆlico. lO ferro se transforma espontaneamente na ferrugem. lO ferro na presença do ar seco nªo enferruja. lO ferro totalmente mergulhado na Ægua enferruja mais lentamente. lO ferro em contato com Ægua e ar rico em oxigŒnio enferruja mais facilmente. lAs massas de oxigŒnio e de ferro que se ligam sªo fixas. lO tipo de ferrugem depende da umidade do ar. lHidróxido de ferroHidróxido de ferroHidróxido de ferroHidróxido de ferroHidróxido de ferro forma-se quando ferro se liga a Ægua.

lPintarPintarPintarPintarPintar ou engraxarengraxarengraxarengraxarengraxar uma peça de ferro evita que ela enferruje, porque a tinta e a graxa nªo deixam o oxigŒnio e a Ægua chegar atØ o ferro.

Existem dois óxidos de ferroóxidos de ferroóxidos de ferroóxidos de ferroóxidos de ferro. Um Ø a hematitahematitahematitahematitahematita, que tem mais oxigŒnio que o outro óxido de ferro. A proporçªo entre oxigŒnio e ferro Ø sempre a mesma em cada um dos óxidos, tanto faz se a gente pega um pouquinho do óxido ou muito. Na hematita, temos 0,43 g de oxigŒnio ligado a um grama de ferro. O outro óxido tem 0,29 g de oxigŒnio ligado a um grama de ferro.

Em cada óxido, a proporçªo entre a massa de oxigŒnio e a massa de ferro

Ø sempre a mesma. Na hematita, se 1,0 g de ferro se liga a 0,43 g de oxigŒnio, 2,0 g de ferro vªo se ligar a 2 × 0,43 g = 0,86 g de oxigŒnio, e assim por diante. No outro óxido de ferro, 1,0 g de ferro se liga a 0,29 g de oxigŒnio. Entªo, 2,0 g de ferro vªo se ligar a 2 × 0,29 g = 0,58 g de oxigŒnio, e assim por diante.

A soma da massa de ferro e da massa de oxigŒnio dÆ a massa do óxido de ferro. No óxido de ferro, como 1,0 g de oxigŒnio se liga a 0,29 g de oxigŒnio, 1,0 g de ferro vai formar 1,0 g + 0,29 g = 1,29 g de óxido de ferro. VocŒ pode ver quanto óxido de ferro se forma na tabela da seçªo Isto lhe interessaIsto lhe interessaIsto lhe interessaIsto lhe interessaIsto lhe interessa.

AtØ a Aula 21, consideramos a ferrugem como sendo óxido de ferro. Na realidade, a ferrugem Ø uma mistura de óxido de ferro e hidróxido de ferro. Para se formar o hidróxido de ferro, precisa-se de Ægua.

Vamos pensar mais

AULAVocŒ viu isso na experiŒncia da palha de aço nos quatro tubos. No tubo em que nªo havia Ægua, a palha de aço nªo enferrujou. No tubo com Ægua sem

oxigŒnio dissolvido, a palha de aço enferrujou menos do que no tubo com Ægua e oxigŒnio dissolvido.

Desta experiŒncia vocŒ pode concluir que Ægua e oxigŒnio sªo necessÆrios para o ferro enferrujar.

A ferrugem Ø realmente uma substância complicada. VocŒ jÆ deve ter percebido que às vezes a ferrugem tem uma cor; outras vezes, a cor Ø diferente. Uma peça de ferro deixada na chuva forma uma ferrugem marrom-clara. Uma estaca de ferro fincada na terra forma uma ferrugem mais escura na parte em que ela estÆ dentro da terra. Na terra chega menos oxigŒnio. Entªo, ali, forma-se um óxido diferente daquele que se forma numa peça deixada ao ar livre.

Para impedir que o ferro enferruje, basta nªo deixar Ægua e oxigŒnio chegarem atØ ele. Pode-se fazer isto cobrindo o ferro com uma camada de alguma coisa que nªo deixa passar Ægua e oxigŒnio. VocŒ pinta uma grade de ferro e engraxa suas ferramentas porque a tinta e a graxa nªo deixam passar Ægua e oxigŒnio. Assim, a grade e as ferramentas nªo enferrujam. Na Aula 23 vocŒ vai ver outras maneiras de proteger o ferro.

¤O que Ø ferrugem. ¤Quando os objetos de ferro enferrujam.

¤Que o ferro nªo enferruja só com o ar.

¤O que causa a ferrugem.

¤Que no óxido de ferro a proporçªo entre o oxigŒnio e o ferro Ø sempre a mesma.

¤Quando se forma hidróxido de ferro.

¤Que o ar rico em oxigŒnio prejudica o ferro.

¤Por que pintar e engraxar o ferro protegem-no.

¤Que a ferrugem se forma espontaneamente.

¤Calcular a quantidade de ferrugem que se forma.

Agora eu sei

AULAExercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6

Classifique cada uma das afirmaçıes a seguir como verdadeira (V) ou falsa (F):

a)a)a)a)a)( )Um objeto de aço enferruja mais rapidamente na parte de fora que na parte interna.

b)b)b)b)b)()A ferrugem nªo se forma na ausŒncia de Ægua.

c)c)c)c)c)()É muito comum encontrarmos, peças de aço inoxidÆvel nos depósitos de sucata.

d)d)d)d)d)()Para um objeto de aço enferrujar, basta entrar em contato com o oxigŒnio.

e)e)e)e)e)()Na reciclagem do aço, costuma-se colocar um pouco de óxido de ferro.

f)f)f)f)f)()O ferro enferrujado Ø mais leve que o ferro limpo.

Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7 O que Ø preciso para formar a ferrugem?

Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8

VocŒ jÆ deve ter observado que um prego enferruja mais na parte externa do que por dentro. Por que isso acontece?

Exercício 9Exercício 9Exercício 9Exercício 9Exercício 9 Por que um objeto enferruja mais rapidamente se o tempo estiver chuvoso?

Exercício 10Exercício 10Exercício 10Exercício 10Exercício 10

Para proteger uma peça de aço contra a ferrugem, costuma-se pintar a peça. Por que?

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Por que, na reciclagem do aço, Ø preciso colocar um pouco de óxido de ferro?

Exercício 12Exercício 12Exercício 12Exercício 12Exercício 12 Sabe-se que:

ÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDODEDEDEDEDE FERROFERROFERROFERROFERRO + + + + + ZINCOZINCOZINCOZINCOZINCO ÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDOÓXIDO DEDEDEDEDE ZINCOZINCOZINCOZINCOZINCO + + + + + FERROFERROFERROFERROFERRO

a)a)a)a)a)Siga o modelo acima e escreva as transformaçıes do óxido de ferro com cada um dos seguintes metais: crômio, magnØsio, alumínio e titânio.

b)b)b)b)b)Em cada um dos óxidos, as partículas do metal estªo ligadas a quais partículas?

Vamos exercitar

2 AULAc)c)c)c)c)Preencha o quadro a seguir conforme se pede:

ferro
zinco
crômio
magnØsio
alumínio
titânio

Exercício 13Exercício 13Exercício 13Exercício 13Exercício 13

Na tabela a seguir sªo dados os valores das densidades e dos pontos de fusªo para o ferro metÆlico e para os óxidos de alguns metais que podem estar presentes na sucata.

SUBSTNCIASUBSTNCIASUBSTNCIASUBSTNCIASUBSTNCIADENSIDADEDENSIDADEDENSIDADEDENSIDADEDENSIDADE ( ( ( ( (g/cmg/cmg/cmg/cmg/cm33333)))))PONTOPONTOPONTOPONTOPONTODEDEDEDEDE FUSOFUSOFUSOFUSOFUSO (” (” (” (” (”C)))))

Analise os dados acima e responda:

a)a)a)a)a)Quando o aço Ø fundido, ou seja, vira líquido, os óxidos que se formam tambØm fundem? Por quŒ? b)b)b)b)b)Por que os óxidos ficam boiando no aço derretido?

Exercício 14Exercício 14Exercício 14Exercício 14Exercício 14 O que acontece com o ferro quando se queima a palha de aço?

Exercício 15Exercício 15Exercício 15Exercício 15Exercício 15 O que Ø a ferrugem?

Exercício 16Exercício 16Exercício 16Exercício 16Exercício 16 Quais sªo os nomes dos compostos que compıem a ferrugem?

Exercício 17Exercício 17Exercício 17Exercício 17Exercício 17

ferro+ oxigŒniofi
ferro+ oxigŒnio + Æguafi

Complete:

Exercício 18Exercício 18Exercício 18Exercício 18Exercício 18 Por que, quando o ferro enferruja, aumenta a massa dele?

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