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Atividade Programada 01 – Soluções e misturas - 2022 Estudante(a): Evellyn Pereira Conceição dos Santos Turma: Química 22 Data: 16/09/2022 Orientador(a): Prof. Luciano Santos Santa Isabel Nota: Orientações: • Confira sua atividade e assine o seu nome completo sem abreviar; • Não serão corrigidas questões a lápis (use apenas caneta azul ou preta). • A atividade deverá ser respondida de maneira manuscrita (não será aceita a atividade de forma digitada). Objetos de Conhecimento: ● Introdução à matéria-prima com noções logísticas de estocagem, distribuição e transporte Mensagem: “Tente mover o mundo – o primeiro passo será mover a si mesmo.” Platão QUESTÃO 01. Baseado no tópico “Introdução à matéria-prima com noções logísticas de estocagem, distribuição e transporte” presente no Módulo do Curso, responda ao que se pede: a) Liste todos os metais citados no texto, determinando o seu posicionamento na Tabela Periódica (período e família a que pertence). Metal Família Período Lítio (Li) Grupo 1, metais alcalinos 2° período Sódio (Na) Grupo 1, metais alcalinos 3° período Potássio (K) Grupo 1, metais alcalinos 4º período Rubídio (Rb) Grupo 1, metais alcalinos 5º período Césio (Cs) Grupo 1, metais alcalinos 6º período Magnésio (Mg) Grupo2, metais alcalinoterrosos 3º período Ferro (Fe) Grupo 8, metais de transição 4º período Cálcio (Ca) Grupo 2, metais alcalinoterrosos 4º período b) Descreva como cada um desses metais são obtidos e purificados industrialmente? Lítio- Os compostos de lítio são obtidos nos minerais: espodumênio, lepidolita, ambligonita ou petalita. Atualmente, as principais fontes de lítio são os evaporitos (salmouras com alto teor de lítio). A partir desses compostos, mediante tratamento químico, se chega ao carbonato de lítio ou hidróxido de lítio. Para extrair o lítio podem ser usados os métodos de precipitação, extração por solvente e extração líquido-líquido, separação seletiva por membrana, eletrólise e absorção por troca iônica. Sódio- O sódio é encontrado na natureza apenas em compostos (na forma de cátion Na+) e nunca como um elemento isolado. O composto mais comum do sódio é o cloreto de sódio, NaCl, esse sal é CETTPS – Centro de Estudos Técnicos e Profissionalizantes Curso: Técnico em Química Componente curricular: Soluções e misturas Orientador: Prof. Luciano Santos obtido de três maneiras: pela evaporação solar da água do mar ou de lagos salgados (sal marinho); pela mineração do sal-gema (NaCl), também denominado halita; e a partir da mineração de antigos lagos salgados que secaram e se encontram no subsolo. A purificação de amostras de sais de banho e sal de cozinha impuro pode ser feita por recristalização. O termo recristalização implica que num dado processo se vai cristalizar de novo uma substância que já antes se apresentava cristalina e que, portanto, mantém a sua identidade química durante toda a operação: ao recristalizar sal de cozinha, cloreto de sódio, voltamos a obter de novo o cloreto de sódio, só que separado de impurezas, aditivos e com cristais de tamanho e hábitos. Também pode ser obtido por eletrólise. Potássio- O potássio é encontrado, principalmente, em depósitos evaporíticos. A ocorrência mais comum é de silvinita, que constitui uma mistura de halita com silvita. "O potássio ainda é obtido da mesma forma que o foi pela primeira vez: por meio da eletrólise ígnea, ou seja, sem a presença de água. Atualmente, o composto de potássio mais utilizado para a eletrólise é o cloreto de potássio, KCl, mas o hidróxido de potássio, KOH, também já foi muito utilizado. Na eletrólise, o potássio fundido é obtido no cátodo, enquanto o contraíon negativo é oxidado no ânodo. Contudo, há uma técnica mais moderna para a obtenção de potássio metálico. Como o sódio é um elemento de maior potencial de redução que o potássio, é possível passar uma corrente de sódio vaporizado, a cerca de 850 °C, contra um fluxo de KCl fundido em uma torre de fracionamento. Isso produzirá uma liga Na–K, em que o potássio pode ser separado do sódio por meio de uma destilação. Estima-se que o potássio produzido alcance uma pureza de 99,5%. Cálcio- As principais fontes minerais de cálcio são a dolomita, a gipsita, o calcário e a fluorita. Pra purificação do carbonato de cálcio, a matéria prima usada é o calcário, sob forma de calcita (a mais usada por ocorrer com maior abundância na natureza) ou a aragonita. Todos os processos provocam a ligação entre os íons cálcio (Ca 2+) e os íons carbonato (CO3 2 -), sob condições controladas, seguidos por separação, secagem e moagem do carbonato de cálcio produzido. Césio- O principal mineral conhecido como fonte de césio é a polucita, um silicato hidratado de césio e alumínio, cuja fórmula molecular é CsAlSi2O6. A polucita contém entre 5% e 32% de óxido de césio. A lepidolita também pode ser um minério fonte de césio, a depender do local de extração. A extração do césio advindo da polucita pode ser executada por três principais métodos: digestão ácida, digestão alcalina ou redução direta. A digestão ácida é o método mais utilizado e é realizado em alta temperatura, nesse processo é formada uma solução contendo césio e impurezas, a qual é purificada por hidrólise, obtendo-se um sal de césio de elevada pureza. Rubídio- Sua maior ocorrência está como produto secundário na lepidolita e na polucita, os quais podem conter 3,5% e 1,5% de óxido de rubídio, respectivamente. O metal é obtido, entre outros métodos, reduzindo-se o cloreto de rubídio com cálcio em vácuo, ou aquecendo seu hidróxido com magnésio em corrente de hidrogênio. Pequenas quantidades podem ser obtidas aquecendo seus compostos com cloro misturados com óxido de bário no vácuo. A pureza do metal comercializado varia entre 99% e 99,8%. Magnésio- Entre as principais fontes de magnésio, temos a magnesita (MgCO3), um carbonato de magnésio com teor médio de 47,8% de MgO e 52,2% de CO2. Outro mineral importante é a dolomita, uma mistura dos carbonatos de cálcio e magnésio. O magnésio ainda pode ser encontrado na olivina (um silicato de ferro e magnésio, (Mg,Fe)2SiO4) e na carnalita (um cloreto duplo de potássio e magnésio, KCl e MgCl2). Na eletrólise, a principal fonte de partida de magnésio é o cloreto de magnésio anidro (sem água). O cloreto de magnésio pode ser oriundo de um mineral, como da carnalita, mas também da água do mar (muito comum nos Estados Unidos. "Já na decomposição térmica (ou redução térmica), os carbonatos de cálcio e magnésio oriundos da dolomita são termicamente decompostos nos óxidos de cálcio e magnésio respectivamente. Assim, óxido de magnésio é reduzido pela ação do ferrossilício (FeSi), em um processo químico cuja temperatura deve ficar na casa dos 1200 ºC a 1600 °. O magnésio é separado por meio de uma destilação em vácuo. A decomposição térmica é a técnica de produção em larga escala de magnésio utilizada na China Ferro- O ferro é encontrado na natureza principalmente na forma de óxidos, hidróxidos e oxi- hidróxidos, geralmente, na forma cristalina. o ferro não é encontrado na sua forma metálica isolada, livre na natureza, mas sim na forma de seus minérios. Os principais minérios de ferro são: Hematita (Fe2O3); Magnetita (Fe3O4); Siderita (FeCO3); Limonita (Fe2O3.H2O); Pirita (FeS2). O processo siderúrgico de obtenção do ferro acontece de forma endotérmica. Em um forno, é adicionado minério do ferro, carvão e calcário, e o forno é mantido a temperaturas acima de 1600 °C. O carvão, por reação de combustão incompleta, libera calor e monóxido de carbono, que reage posteriormente com o minério de ferro, formando como produto o ferro metálico e o dióxido de carbono. c) Onde estão localizadas as principais reservas mundiais para cada um desses metais descritos? Lítio- Bolívia e Argentina contam com as maiores reservas de lítio do mundo,o primeiro com mais de 21 milhões de toneladas e o segundo com 14,8 milhões, seguido pelo Chile, com 8,3 milhões. A região possui 68% das reservas mundiais do minério. Sódio- O anuário geológico dos Estados Unidos de 2021 informa que as reservas mundiais de sal são vastas e o volume contido nos oceanos é praticamente ilimitado. Mas Salar de Uyuni, na Bolívia, é sem dúvidas a maior reserva de sal e a mais famosa do mundo. Potássio- Em termos mundiais, o Canadá e a Rússia, são os dois principais países em reservas de sais potássio. Césio- A região do lago Bernic, localizado em Manitoba, no Canadá, é uma das principais fontes de césio do planeta, concentrando cerca de 82% de toda a polucita existente no mundo, quantidade equivalente a 300 mil toneladas do minério. Rubídio- Reservas desse mineral estão espalhadas por todo o mundo, como na Austrália, Canadá, China, Namíbia e Zimbábue, entretanto os processos de extração e beneficiamento do mineral ainda possuem custos proibitivos. Magnésio- As reservas mundiais de magnésio contido são aproximadas a 3,8 bilhões de toneladas, destacando-se como maiores detentores: China, Coréia do Norte, Rússia e Brasil. Cálcio- As maiores reservas mundiais de gipsita, calcários e dolomitos (utilizados na obtenção de cálcio), se encontram no Brasil. Ferro- O Brasil detém 6,7% das reservas mundiais de ferro e está em 5º lugar entre os países detentores de maior volume desse minério, ficando atrás da Rússia, China, Ucrânia e Austrália. d) Determine a abundância percentual para cada um desses metais presentes na crosta terrestre? Lítio- 0,004%. Sódio- 2,6% Potássio- 2.09% Cálcio- 4.15% Ferro- 5.63% Magnésio- 2.33% Césio- 0,00026% Rubídio- 0,00078% e) Quais são os principais cuidados que envolve cada um desses metais durante a sua produção, transporte e armazenamento? Lítio- Evitar contato com o sólido e o pó. Usar roupa de encapsulamento de borracha butílica, ou nitrílica, polietileno clorado, neoprene ou viton e máscara de respiração autônoma. Temperatura e armazenamento ambiente. Ventilação para transporte: válvula de alívio. Estabilidade durante o transporte: estável, se o ar e a umidade forem excluídos. Sódio- Evitar contato com o sólido. Manter as pessoas afastadas. Usar roupa de encapsulamento de pvc e máscara de respiração autônoma. Ventilação para transporte: pressão a vácuo. Temperatura de armazenamento: 110 – 121,2°c (líquido); ambiente (sólido). Potássio- Hidróxido de potássio: Evitar contato com o líquido. Usar luvas, botas e roupas de borracha butílica, pvc ou neoprene e máscara facial panorama, com filtro combinado contra gases ácidos e aerodispersóides. Temperatura e armazenamento: ambiente ou elevada. Ventilação para transporte: aberta. Estabilidade durante o transporte estável. Clorato de potássio: Usar luvas, botas e roupas de borracha butílica ou natural, pvc ou neoprene, máscara contra pó e óculos de acrílico com proteção lateral. Temperatura e armazenamento: ambiente. Ventilação para transporte: aberta. Estabilidade durante o transporte: estável. Césio- Para radiação alfa: aventais, gorros, máscaras cirúrgicas e luvas são suficientes para a proteção da equipe. Roupas de proteção nível A são eficientes nos acidentes envolvendo radiação beta. Para radiação gama devem permanecer o mínimo de tempo possível em contato com a fonte radioativa, manter a maior distância possível, fracionar a exposição e, se possível, estabelecer uma barreira física entre a fonte emissora e a área de atuação (divisória de madeira > 15 cm de espessura, aço > 2 cm de espessura, chumbo > 5 mm de espessura ou concreto > 2 metros de espessura). O armazenamento do césio sob a forma metálica se dá pela imersão em solventes apolares ou na presença de gases inertes. Rubídio- Por sua característica de fácil reação, esse elemento costuma ser comercializado em ampolas que contêm argônio ou às vezes em óleo de parafina, que é bastante inerte, a fim de proteger e não expor a amostra, o que pode provocar até explosões, dependendo daquilo com o que ele possa vir a reagir. Essa reatividade faz do rubídio um metal perigoso, que deve ser armazenado e manipulado com cuidado. Ferro- Usar luvas, botas e roupas de borracha butílica ou natural, pvc ou neoprene, máscara contra pó e óculos de acrílico com proteção lateral. Temperatura e armazenamento: ambiente. Ventilação para transporte: aberta. Estabilidade durante o transporte: estável. Magnésio- Usar luvas, botas e roupas de proteção, máscara contra pó e óculos de acrílico com proteção lateral. Temperatura e armazenamento: ambiente. Ventilação para transporte: aberta. Estabilidade durante o transporte: estável. Cálcio- Evitar contato com o sólido e o pó. Usar luvas, botas e roupas de pvc, máscara contra pó e óculos de acrílico com proteção lateral. Temperatura e armazenamento: ambiente. Ventilação para transporte: recipientes selados devem ficar em área ventilada. Estabilidade durante o transporte: estável. f) Como estão classificados cada um desses metais em relação ao seu risco químico? Lítio- Número de risco: X423. Classe / Subclasse 4.3. O primeiro número X423 indica produto sólido, libera vapores e é inflamável. A letra X que precede o número indica que o produto deve reagir em contato com água. Subclasse 4.3 indica substâncias que, em contato com a água, emitem gases inflamáveis. Sódio- Número de risco: X423. Classe / Subclasse 4.3. Potássio- Hidróxido de potássio: Numero de risco 80 / Subclasse 8. Indicando que o produto é corrosivo. Clorato de potássio: Número de risco 50 / Subclasse 5.1. Indica que o produto é oxidante (favorece incêndios). Césio- Número de risco 70 / Subclasse 7. Indica material radioativo. Rubídio- Ligeiramente radioativo. Ferro- Número de risco: H228 Sólido inflamável H251 Susceptível de autoaquecimento: risco de inflamação Magnésio- Número de risco: 423 / Subclasse 4.3. Considerado agente de baixa toxicidade. Cálcio- Número de risco: 423 Classe / Subclasse 4.3. g) Onde estão localizadas as maiores aplicações industriais (setor industrial) de cada um desses metais na produção de matéria-prima? Lítio- Os principais usos do lítio, seja na forma de um concentrado mineral (espodumênio ou petalita) ou na forma de um produto químico (carbonato, hidróxido e derivados), incluem a fabricação de alumínio primário, a indústria de cerâmica e vidros, a fabricação de fritas, a produção de graxas especiais, a produção de baterias e acumuladores, a utilização em sistemas de ar condicionado e desumidificadores e a produção de fármacos. Sódio- Do total de sal atualmente extraído só cerca de 5% é utilizado no consumo humano. As restantes utilizações são das mais diversas: no fabrico de rações, na síntese de produtos químicos como fonte de sódio e cloro (produção de sódio, cloro, NaOH, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, cloreto de cálcio, sulfato de sódio, cloratos, ácido clorídrico, etc.), nas indústrias do papel, cerâmica, cosméticos, estando ainda associado à utilização de corantes em têxteis, no fabrico de sabões, em metalurgia, etc. Nas misturas frigoríficas gelo-sal, a formação de um eutético permite baixar a temperatura a -21ºC em aplicações laboratoriais controladas. Potássio- Sua principal aplicação é na fabricação dos fertilizantes, correspondendo a cerca de 95% da produção mundial. No entanto, a indústria química consome os 5% restantes, na produção de reagentes, detergentes, explosivos e fogos de artifício Cálcio- O cálcio metálico é utilizado como agente redutor na preparação de alguns metais como urânio, zircônio, óxido de cálcio (CaO) e está presente na composição de mais de 90% de todos os vidros comercializados. Seus compostos estão presentes, principalmente na indústria de construção civil, por conta da argamassa e do gesso. Mas também se encontra em soldas de oxiacetileno e na produção de gásetino (gás acetileno). Magnésio- Quando encontrado na indústria na forma de carbonato de magnésio (MgCO3), é utilizado na fabricação de material refratário e isolante. O óxido de magnésio (MgO) é matéria-prima na fabricação de tijolos refratários, cadinhos e sais de magnésio. O leite de magnésio, usado como laxante, é uma suspensão aquosa de MgO com água. O cloreto de magnésio (MgCl2) é matéria-prima no preparo de metal de magnésio. O sulfato de magnésio (MgSO4) é utilizado em diferentes atividades com o nome de sal de Epson e sal amargo, como: na indústria têxtil, no curtimento de peles, na fabricação de tintas e de sabões, e como laxante. Césio- Um dos principais usos do elemento césio é em relógios atômicos, que são relógios de alta precisão utilizados em sistemas de cronometragem. "Em razão das propriedades fotoemissivas, o césio é empregado em células fotoelétricas e solares, dispositivos de imagem em televisores e em equipamentos de visão noturna. Esse elemento ainda compõe alguns tipos de vidros em lentes especiais e fibra ótica. Na indústria química, o césio é empregado como catalisador em reações orgânicas de hidrogenação e em métodos de purificação do petróleo. Atualmente, uma das mais importantes aplicações desse elemento é na composição dos fluidos de perfuração para as indústrias de gás natural e petróleo. Em combinação com o oxigênio, forma um composto utilizado para a remoção de gases residuais em tubos de vácuo. Os íons césio, em razão da alta massa molecular, são utilizados em sistemas de propulsão iônica em motores de naves espaciais. O isótopo radioativo césio-137 encontra aplicação na medicina e na indústria, como emissor de radiação gama. Rubídio- As aplicações práticas do rubídio são de certa forma restritas, em virtude de sua raridade e preço. No entanto, ele pode ter usos industriais e laboratoriais, sendo utilizado, por exemplo, como Getter (depósito de material reativo) em sistemas de vácuo. Outro destaque é o iodeto de prata e rubídio, um composto iônico que é conhecido como o que possui maior condutividade elétrica, sendo utilizado na fabricação de diversas baterias. Por fim, por apresentar uma cor de queima violeta, o rubídio pode ser usado nos populares fogos de artifício. Outro exemplo da aplicação desse elemento é o isótopo artificial rubídio-82, que é importante fonte de radiação para a medicina nuclear em exames de tomografia. Além disso, rubídios não radioativos são usados no tratamento de epilepsia e como reagentes em procedimentos farmacêuticos. Ferro- Ferro fundido cinzento: utilizado em indústrias automobilísticas, navais e ferroviárias. Ferro fundido branco: é aplicado principalmente na fabricação de equipamentos para extração de minérios e terra, como escavadeiras. Ferro fundido nodular: Aplicado na fabricação de roldanas, ductos e outras peças, em que se é necessário maior resistência a impactos. A maior parte do ferro disponível no mundo é aplicada em ligas metálicas, que compõem peças automotivas, de maquinários industriais, ferramentas, elementos da construção civil, entre outros. O ferro e os óxidos, cloretos e sulfetos de ferro são também utilizados como reagentes. Cloreto de ferro (III), por exemplo, é usado no tratamento de água e esgoto. Suplementos alimentares são fabricados com sulfato de ferro (II) para tratamento da anemia, doença causada pela deficiência de ferro no organismo. h) Quais desses metais apresentam controle rígido por parte do Exército brasileiro, caso exista? E quais são esses controles? Sulfetos de sódio (bissulfeto de sódio e sulfidrato de sódio), bifluoreto de potássio, bifluoreto de sódio, azida de sódio, cianeto de potássio, cresilato de potássio , cianeto de sódio, clorato de potássio, fluoreto de potássio, fluoreto de sódio, magnésio e suas ligas, em pó e suas soluções e misturas, perclorato de potássio. É obrigatório o registro de pessoas físicas ou jurídicas junto ao Comando do Exército para o exercício, próprio ou terceirizado, das seguintes atividades com PCE: fabricação, comércio, importação, exportação, utilização e prestação de serviços. As pessoas que comercializarem PCE manterão à disposição da fiscalização, período de cinco anos e na forma estabelecidos pelo Comando do Exército: os dados referentes aos estoques; e a relação das vendas efetuadas. i) Existe algum desses metais que são controlados pela Polícia federal ou Anvisa? Caso exista, quais são esses metais? Alguns compostos desses metais são produtos químicos precursores de drogas e sujeitos a controle e fiscalização a partir de 1 (um) grama ou 1 (um) mililitro, em qualquer concentração. Bases capazes de serem empregadas na preparação de drogas: bicarbonato de potássio, carbonato de potássio, hidróxido de potássio. Os produtos químicos constantes desta lista estão sujeitos a controle e em qualquer concentração, inclusive quando se tratar de importação, exportação ou reexportação; também estão sujeitos a controle e fiscalização as misturas e resíduos dos produtos químicos acima referidos; Reagentes capazes de serem empregados na preparação de drogas: borohidreto de sódio, cianoborohidreto de sódio, cromato de potássio, dicromato de potássio, dicromato de sódio, hidreto de lítio, permanganato de potássio. Os produtos químicos constantes desta lista estão sujeitos a controle e fiscalização em qualquer concentração, inclusive quando se tratar de importação, exportação ou reexportação; II - Também estão sujeitos a controle e fiscalização as misturas e resíduos dos produtos químicos acima referidos; Produtos químicos capazes de serem empregados na preparação de drogas: bicarbonato de sódio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio, dióxido de manganês, cloreto de cálcio (anidro), hidróxido de cálcio, hidróxido de sódio, hipoclorito de sódio, metabissulfito de sódio, óxido de cálcio, óxido de manganês sujeitos a controle e fiscalização em qualquer concentração, quando se tratar de exportação ou reexportação para Bolívia, Colômbia e Peru. Magnésio metálico, sódio (metálico) e suas soluções e misturas, hidróxido de potássio, sulfato de sódio (anidro), boratos de sódio. 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