Aplicações e ocorrências

Informações sobre ocorrência, usos no cotidiano e aplicações dos elementos químicos.

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ilustração divertida de hélio escapando para o espaço
Não, não é a Terra rindo! São átomos de hélio escapando para o espaço! 🙂

Infelizmente alguns elementos muito úteis em aplicações industriais, científicas e cotidianas são bastante raros na Terra. Um desses elementos raros é o hélio!

O hélio é um gás bastante escasso na atmosfera, sendo apenas 0,00052% da composição total de gases que respiramos. E pior! O hélio que for liberado na atmosfera lentamente escapa para o espaço – já que as condições médias de pressão e temperatura não são eficientes em prender os átomos junto ao planeta.

As reservas que temos estão presas em rochas, sendo em boa parte produzido pelo lento decaimento de elementos radioativos ao longo de milhões de anos. Não existindo uma forma econômica de produzir artificialmente em grandes quantidades. E é junto às reservas de gás natural que encontramos uma concentração de hélio suficiente para compensar a sua purificação e estocagem.

Não seria interessante uma escassez de um elemento tão importante!
Veja algumas das aplicações:
– como atmosfera inerte em processos industriais e laboratoriais
– em soldagem em altas temperaturas; quando a presença de ar (
oxigênio, nitrogênio…) poderia enfraquecer a solda
– hélio líquido é utilizado como líquido refrigerante em aparelhos de ressonância magnética
– 
em dirigíveis e balões recreativos; principalmente por não ser inflamável como o hidrogênio
– em misturas gasosas para mergulho em grandes profundidades; sendo conhecidas como Trimix, Heliox e Heliair, dependendo das proporções e diferente gases misturados com o hélio
– detecção de vazamentos
– em laser; misturado com 
15% de neônio (HeNe laser)
– em disco rígido para computadores; a presença do gás no interior do equipamento torna a operação mais rápida e precisa
– em cromatografia gasosa; como gás carreador
– na forma líquida é utilizado na refrigeração de equipamentos científicos de grande precisão; por exemplo, são necessários aproximadamente 120 toneladas de hélio para refrigerar o Grande Colisor de Hádrons.

Existem diversas estimativas das quantidades totais de hélio existentes e de quantos anos levaremos para consumir. Podemos enfrentar dificuldades nos próximos 100 anos; e tudo depende do nosso comportamento em não desperdiçar esse precioso elemento!

Vídeo com legenda em português. Ative a exibição pelo YouTube.

Legenda e texto escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ). Universidade Federal do Pampa (Bagé) – Licenciatura em Química.

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aquecimento de uma amostra de estanho metálico
Formação de óxido de estanho em uma chama de maçarico.

O estanho tem história! A chamada ‘Idade do Bronze’ floresceu graças ao conhecimento humano de que uma certa quantidade de estanho (~12%) adicionado ao cobre conferia boas propriedades à liga. Sendo útil na fabricação de utensílios domésticos, ferramentas, armaduras, espadas, estatuetas,…

No vídeo abaixo, o Thoisoi2 mostra a curiosa propriedade do estanho durante a mudança de fase do estanho sólido, de fase beta para alfa, no que é conhecido como praga (ou doença) do estanho – e a possível relação com os botões dos casacos dos soldados de Napoleão.

Você verá também a demonstração da reação do estanho metálico com uma mistura de ácido clorídrico e nítrico (água régia), formando tetracloreto de estanho. Além da formação de cristais de estanho em um processo de redução eletroquímica, que gera um padrão muito belo – acompanhado em uma gravação feita em macrofotografia.

Na sequência Thoisoi2 comenta sobre os problemas do uso deste elemento em componentes eletrônicos com a lenta formação natural de ‘fiapos’ de estanho puro que podem causar a falha de aparelhos eletrônicos – cuja solução pode estar na adição de outros elementos químicos na liga.

Vídeo com legenda em português!

Legenda e texto escritos por Prof. Dr. Luís R. B. Holzle ( luisbrudna@gmail.com ). Universidade Federal do Pampa – Licenciatura em Química.

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precipitado amarelo formado em reação de nitrato de tálio com iodeto de potássio
Reação de nitrato de tálio com iodeto de potássio.

Um metal realmente tóxico? Tálio!

O canal Thoisoi2 demonstra, com todo cuidado e equipamentos de proteção necessários, as propriedades e reações químicas do elemento tálio.

A amostra que Thoisoi2 conseguiu era antiga e estava recoberta com uma grossa camada de resíduos que foi removida com ácido nítrico concentrado.; revelando a superfície brilhante do metal.

A fusão do tálio em 304 °C mostrou que o elemento realmente forma rapidamente óxidos quando exposto ao ar – com estados de oxidação +3 e um pouco usual +1.

Uma das reações demonstradas no vídeo abaixo é a bela reação de nitrato de tálio com iodeto de potássio produzindo iodeto de tálio e nitrato de potássio. Ressaltando que o iodeto de tálio tem aplicação em lâmpadas e materiais ópticos.

Antigamente compostos com tálio eram usados em assassinatos; cuja presença atualmente é facilmente detectada no corpo, denunciando o criminoso.

Vídeo com legenda em português.

Legenda e texto escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Licenciatura em Química – Universidade Federal do Pampa (Bagé).

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Imagem capturada do vídeo do canal Thoisoi2
Tiras de nióbio anodizado.

O nióbio tem propriedades muito semelhantes ao tântalo, compartilhando até origem em alguns minerais. Mas a diferença é evidente quando se compara a densidade – sendo o tântalo duas vezes mais denso que o nióbio.

O canal Thoisoi2 demonstra, no vídeo abaixo, que o ponto de fusão do nióbio é de 2477 °C, e que por isso não é possível fundir o metal com um maçarico simples. O resultado é apenas a formação de uma camada de óxido colorido sobre a amostra.

A anodização do tântalo também pode gerar tais óxidos coloridos; que variam conforme as condições do eletrólito e potencial aplicado. Tal efeito varia conforme o tipo e intensidade da luz na qual se observa o filme de óxido.

Thoisoi2 usa tal técnica de anodização para produzir uma belíssima placa de nióbio. Uma peça fascinante para quem gosta de colecionar materiais e elementos químicos!

Vídeo com legenda em português!

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís R. Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ). Universidade Federal do Pampa – Licenciatura em Química.

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qual é a utilidade do elemento
PDF para impressão (folha tamanho A4)
Quanto do elemento califórnio existe no…
Universo – (sem dados disponíveis)
Corpo humano – 0%
Crosta terrestre – 0%
Oceano – 0%

Onde podemos encontrar o califórnio na natureza?
– encontrado no ambiente como resultado dos resíduos dos antigos testes de bombas atômicas

Quais são as principais aplicações do elemento califórnio no dia a dia?
– sendo uma boa fonte de nêutrons pode ser usado em detectores portáteis para análise de metais
– para tratamento de alguns tipos específicos de câncer; por exemplo, câncer cervical ou no cérebro
– em equipamentos para caracterização de poços de petróleo

Fontes:
– WolframAlpha

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).
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tabela com usos dos elementos

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pra que serve o berquélio
Versão em PDF (A4)
Quanto do elemento berquélio existe no…
Universo – (sem dados disponíveis)
Corpo humano – 0%
Crosta terrestre – 0%
Oceano – 0%

Onde podemos encontrar o berquélio na natureza?
– encontrado na natureza como resultado do resíduo produzido dos testes de bombas nucleares realizados no passado

Quais são as principais aplicações do elemento berquélio no cotidiano?
– o isótopo de berquélio-249 é usado como alvo na preparação sintética de elementos químicos mais massivos (com mais prótons); um dos elementos obtidos foi o tennesso
– pode servir como fonte do isótopo califórnio-249

Fontes:
– WolframAlpha

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).
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tabela com usos dos elementos