Aplicações e ocorrências

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

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card com raquete de tênis
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Quanto do elemento boro existe no…
Universo – 1×10^-7 % da massa (1ppb)
Corpo humano – 7×10^-5 % da massa do corpo humano (0,7ppm)
Crosta terrestre – 8.6×10^-4 % da massa (8,6ppm)
Oceano – 4.4×10^-4 % da massa (4,4ppm)

Onde podemos encontrar o boro?
– na Terra é encontrado principalmente na forma dos minerais borax (Na2B4O7·10H2O) e kernita (Na2B4O6(OH)2·3H2O)
– os principais depósitos de minerais contendo boro estão localizados em: Califórnia, Estados Unidos; Kirka, Turquia; Chile; China e região de Vladivostok na Rússia.

Quais são as principais aplicações do elemento boro?
– o principal uso é na produção de cerâmica e vidros (55% do consumo mundial)
– em detergentes e sabões
– na agricultura
– retardadores de chama
– equipamentos esportivos
– fogos de artifício (pirotecnia); o material pode queimar com uma cor verde característica
– medicamento; por exemplo em colírios e antissépticos
– materiais abrasivos; nitreto e carbeto de boro
– pesquisado como combustível para foguetes; apesar dos compostos para este fim terem uma elevada toxicidade
– o isótopo boro-10 é usado em alguns processos nucleares
– inseticida e fungicida; na forma de ácido bórico
– adicionado na fabricação de ligas metálicas
– possível aplicação em semicondutores

Fonte:
WolframAlpha (pro)
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tabela com usos dos elementos

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desenho cartoon de uma bateria
Quanto do elemento lítio existe no…
Universo – 6×10^-7 % da massa
Corpo humano – 3×10^-6 % da massa de uma pessoa é composta por lítio (30ppb)
Crosta terrestre – 0.0017 % da massa da crosta do planeta Terra (17ppm)
Oceano – 1.8×10^-5 % da massa (180ppb)

Onde podemos encontrar o lítio?
– em minerais como: lepidolita (KLi2Al(Al,Si)3O10(F,OH)2), espodumênio (LiAl(SiO3)2), ambligonita e petalita.
– em desertos de sal (salares); vários deles localizados na América do Sul

Para que serve o lítio?
– em baterias; sendo bastante comuns as que usam íons de lítio em sua composição. Também pode ser usado para fabricar pilhas (baterias não recarregáveis)
– adicionado em vidros para reduzir o coeficiente de expansão térmica e baixar o ponto de fusão
– compostos com lítio são usados na produção de plásticos, borrachas sintéticas e medicamentos.
– em química orgânica o Li3AlH6 (hidreto de alumínio e lítio) é usado como agente redutor
– ligas de alumínio que contém uma pequena quantidade do elemento são mais leves, e são utilizadas na fabricação das asas e componentes estruturais; nestes casos a quantidade de lítio adicionado costuma não ser maior do que 2,5%
– na forma de carbonato de lítio é usado como medicamento psiquiátrico; o composto também encontra aplicação na indústria – do alumínio e na fabricação de baterias
– na área nuclear o elemento pode ser usado em reatores de geração de energia e em bombas termonucleares
– na fabricação de graxas e lubrificantes
– o fluoreto de lítio tem aplicações ópticas interessantes por ser um cristal transparente à radiação ultravioleta de onda curta
– na fabricação de cerâmicas resistentes ao calor e ao choque térmico; inclusive com uso na cozinha
– na secagem de ambientes úmidos; o LiCl é bastante higroscópico
– LiH tem sido pesquisado como uma possibilidade na estocagem de hidrogênio; com a dificuldade de ser um composto instável

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Fontes:
– ENGHAG, Per. Encyclopedia of the elements: technical data-history-processing-applications. John Wiley & Sons, 2008.
– WolframAlpha (Pro)
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tabela com usos dos elementos

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cartoon com balões coloridos

Quanto de elemento hélio existe no…
Universo – 23% da massa do Universo é composta por hélio
Corpo humano – sem informação; provavelmente o corpo humano não contém quantidade significativa de hélio
Crosta terrestre – 5,5×10^-7 % da massa (5,5ppb)
Oceano – 7.2×10^-10 % da massa (7,2ppt)

Onde é encontrado o hélio?
– Gás natural; pode conter em torno de 0,4% de gás hélio
– Sol e estrelas

Para que serve o hélio?
– 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.

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Fontes:
– WolframAlpha (Pro)
– ENGHAG, Per. Encyclopedia of the elements: technical data-history-processing-applications. John Wiley & Sons, 2008.
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tabela com usos dos elementos

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desenho de um sol simples

Quanto de elemento hidrogênio existe no…
Universo – 75% da massa total do Universo é de hidrogênio
Corpo humano – 10% da massa total do corpo humano é de hidrogênio
Crosta terrestre – 0,15% da massa total
Oceano – 11% da massa total

Onde é encontrado o hidrogênio?
– No nosso Sol
– Em estrelas e no espaço
– na água (H2O)
– em inúmeros compostos orgânicos

Para que serve o hidrogênio?
– como combustível para foguetes
– na produção de amônia (NH3)
– na hidrogenação de óleos vegetais; para fazer margarina
– em células a combustível; com perspectiva de termos carros movidos a hidrogênio
– na remoção de enxofre durante os processos de refino de combustíveis
– em alguns tipos de balões e dirigíveis
– pode ser usado em um processo chamado de hidrogenação destrutiva, que quebra as grandes moléculas de hidrocarbonetos para formar combustíveis líquidos e/ou gasosos
isótopos de hidrogênio (deutério e trítio) encontram aplicação em processos nucleares; em usinas de geração de energia e em bombas termonucleares
– produção de ácido clorídrico (HCl)
– processos de redução química de minerais metálicos
– hidrogênio líquido é utilizado em processos que necessitem de temperaturas muito baixas; como no estudo da supercondutividade
– soldagem em temperaturas elevadas

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Fontes:
– WolframAlpha (Pro)
– KREBS, Robert E. The history and use of our earth’s chemical elements: a reference guide. Greenwood Publishing Group, 2006.
WebElements.com
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tabela com usos dos elementos

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Chama verde amarelada da reação química
Hoje o canal Thoisoi2 fala sobre o elemento enxofre, e em como não teve uma data específica de descoberta, sendo conhecido desde a antiguidade – por ocorrer de forma natural, principalmente no entorno de alguns vulcões.

A mudança de cor com a temperatura foi demonstrada no vídeo com o resfriamento do enxofre em nitrogênio líquido com posterior fusão do material sob aquecimento; e sua plasticidade após passar pelo aquecimento. Além disso Thoisoi2 demonstra a solubilidade o enxofre em solventes não polares, a reatividade com zinco em pó, a intensidade explosiva da reação do enxofre com o elemento césio, a famosa reação do ‘cão que late’, e o intenso fedor de alguns compostos que contém enxofre.

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

Apesar do título do vídeo apontar que o enxofre seria a substância mais fedida do mundo, isso não é bem uma verdade. Alguns outros elementos, como o telúrio e o selênio podem estar em compostos que são considerados ainda mais fedidos.

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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liga metálica de cor dourado avermelhada
Por ser um metal bastante leve o berílio poderia ter uma grande variedade de aplicações, mas por ser bastante tóxico e raro esse uso fica bastante restrito.

Maxim Thoisoi demonstra como o berílio reage lentamente em uma solução concentrada de hidróxido de sódio – liberando gás hidrogênio.

Com ácido clorídrico a reação é mais intensa formando cloreto de berílio e também hidrogênio.

Um comentário interessante feito por Maxim, no vídeo abaixo, é que compostos com berílio costumam ter um sabor doce. E que não é uma boa ideia experimentar por causa da elevada toxicidade. E por esse motivo o elemento chegou a ser chamado de glucinum ou glucinium – com breve aparição nas primeiras tabelas de elementos químicos (abreviado como G ou Gl).

John Alexander Reina Newlands
Tabela de John Alexander Reina Newlands, publicada em 1865

Uma fina camada de óxido formado sobre a superfície do berílio metálico praticamente impede que ele seja ‘queimado’ sob a chama de um maçarico, além de ter um alto ponto de fusão (1287°C).

O berílio encontra aplicação em ‘janelas’ de equipamentos de raios X; por sua elevada transparência neste comprimento de onda. Em reatores nucleares é utilizado refletor e moderador de nêutrons. E o óxido de berílio tem uma excelente condutividade térmica aliada a uma baixa condutividade elétrica – tornando uma boa opção para aplicações científicas muito específicas.


Vídeo com legenda em português. Clique aqui e veja como ativar a visualização.

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).