Aplicações e ocorrências

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

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Marie Curie

Maxim Thoisoi introduz o vídeo sobre o elemento químico rádio contando um pouco sobre a história da excepcional pesquisadora Marie Curie; ressaltando em como ela foi fundamental na pesquisa com o material – e do papel da participação de Pierre Curie nos experimentos que envolviam a piezoeletricidade.

Marie e Pierre trabalharam arduamente na purificação de toneladas de minérios que continham elementos radioativos para realizar experimentos cada vez mais precisos. Infelizmente esta longa exposição à radioatividade causou graves problemas de saúde em Marie Curie, falecendo por causa da leucemia aos 66 anos de idade. Na época ninguém sabia com precisão os perigos da exposição à radioatividade. E mesmo atualmente alguns dos objetos usados por ela apresentam elevados índices de radiação (alfa, beta e gama).

Thoisoi costuma fazer experimentos de demonstrações das propriedades químicas do elemento abordado, o que não foi possível neste vídeo dada a periculosidade do rádio.

Vídeo com legenda em português.

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

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elemento estrôncio submetido a uma chama de maçarico

O estrôncio é relativamente reativo e costuma estar estocado em um meio que minimize a exposição ao oxigênio do ar. No caso da demonstração no vídeo abaixo – do canal Thoisoi2 – o estrôncio estava imerso em óleo mineral e mesmo assim desenvolveu uma fina camada escura na superfície da amostra do elemento.

A primeira demonstração é uma reação do estrôncio com a água, gerando gás hidrogênio e óxido de estrôncio.

Sr + H2O –> Sr(OH)2 + H2

O estrôncio também reage facilmente com ácido clorídrico, ácido nítrico, enxofre e oxigênio.

Vídeo com legenda em português (Brasil).

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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fusão do elemento antimônio em alta temperatura

Apesar de algumas classificações colocarem o antimônio como um semimetal, podemos dizer que seu comportamento químico e brilho lembram muito mais um metal. Com o revés de ter uma baixa condutividade elétrica.

Com um ponto de fusão relativamente baixo de 630,6°C o elemento pode ser fundido com um maçarico; e pode gerar o que é conhecido como antimônio preto, que facilmente oxida em presença de oxigênio.

Thoisoi2 mostra a reação do elemento com ácido nítrico e também que a obtenção de pentacloreto de antimônio é possível em uma reação do elemento com gás cloro. O produto é instável se exposto ao ar.

No vídeo abaixo, do canal Thoisoi2, você poderá ver mais propriedades e reações químicas do elemento antimônio.

Vídeo com legenda em português (Brasil).

Cuidado ao repetir os experimentos ou manusear amostra do elemento antimônio. Na forma pura e diversos de seus compostos tendem a ser tóxicos para os humanos.

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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reação de cloreto de gadolínio

O elemento metálico gadolínio possui propriedades químicas e físicas bem interessantes. No vídeo abaixo o canal Thoisoi2 demonstra que um pedaço do elemento pode ser atraído por um ímã, e em como isso poderia ser utilizado em sistemas magnetocalóricos de refrigeração.

Na sequência Thoisoi2 mostra a produção de cloreto de gadolínio (GdCl3) e gás hidrogênio a partir de uma reação de ácido clorídrico com um pouco de gadolínio puro. O cloreto de gadolínio é então utilizado para gerar belos precipitados de ferro-cianeto de gadolínio e posteriormente Gd(VO3)3.

Como outros lantanoides o gadolínio consegue reagir com ácido acético formando então acetato de gadolínio, que se decompõem pela hidrólise com a água presente no meio.

O elemento está também presente na substância Gadodiamida (abaixo) usada em contraste em alguns procedimentos médicos de ressonância magnética.

estrutura química da substância gadodiamida

Vídeo com legenda em português.

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

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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.