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Conteúdo principal

Representação de ligas com modelos particulados

Uma liga é uma mistura de dois ou mais elementos, dos quais pelo menos um é um metal. Há dois tipos principais de ligas: as ligas intersticiais, que se formam entre átomos de raios diferentes, e as ligas substitucionais, que se formam entre átomos de raios semelhantes. Neste vídeo, aprenderemos a representar os diferentes tipos de liga usando modelos particulados. Versão original criada por Sal Khan.

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Transcrição de vídeo

RKA22JL - Olá, meu amigo ou minha amiga. Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vindo a mais um vídeo da Khan Academy Brasil. Não se esqueça que em outros vídeos já conversamos sobre os metais e as ligações metálicas. Mas, neste vídeo, nós vamos entrar um pouco mais fundo nesse assunto. Em especial, vamos conversar sobre as ligas, que são misturas de elementos, mas que ainda apresentam propriedades metálicas. Sabendo disso, é importante a gente relembrar quais são as propriedades metálicas, não é? Os metais geralmente tendem a ser brilhantes, já que eles refletem bem a luz. Observe essa amostra de ferro aqui, perceba como ele reflete a luz. Outra propriedade interessante dos metais é que eles tendem a ser maleáveis, o que significa que você pode dobrá-los sem que eles se quebrem. Além disso, os metais também tendem a conduzir eletricidade, são propriedades interessantes e, quando criamos as ligas, que é quando misturamos vários elementos juntos, elas mantêm muitas dessas propriedades. Apenas como uma pequena revisão de onde essas propriedades vêm, podemos imaginar como são as ligações metálicas. Existe um vídeo completo sobre isso, mas apenas como uma revisão, vamos observar o que acontece nas ligações metálicas. Vamos dizer que temos aqui vários átomos de ferro. Como você pode ver aqui na tabela periódica dos elementos, o ferro é um metal de transição. O interessante dos metais é que eles formam ligações uns com os outros, eles não vão querer monopolizar os elétrons, já que eles não são muito eletronegativos. Então eles não vão querer os elétrons de valência apenas para cada um deles. Eles ficam muito dispostos a compartilhar os seus elétrons de valência para uma espécie de comunidade de elétrons. E, mesmo que a gente tenha vários átomos de metais de neutros, por exemplo, átomos de ferro neutros, a gente vai perceber que todos eles vão formar íons carregados positivamente em meio a uma espécie de mar de elétrons. Sendo assim, teríamos vários elétrons por aqui. E de onde vêm esses elétrons? Eles são os elétrons de valência dos átomos neutros que foram contribuídos para esse mar. E é por isso que a maioria dos metais são bons condutores de eletricidade. É por isso também que eles são maleáveis, e dependendo do metal, se você estiver falando sobre um metal do grupo 1, por exemplo, podemos imaginar que a carga desse íon será igual a +1. Mas, se a gente tiver falando sobre os metais do grupo 2, ou os metais de transição, eles serão capazes de compartilhar mais elétrons para o mar de elétrons, já que eles possuem mais elétrons de valência. Assim, como você pode imaginar, esses íons poderão ter cargas positivas +2 ou até +3. Mas, enfim, depois de fazer essa breve revisão, vamos cumprir o objetivo e falar sobre as ligas. Ah, nós vamos utilizar o modelo de partículas de que já conversamos em outros vídeos, ok? No diagrama de partículas, não mostramos esse mar de elétrons, mas ele nos ajuda a visualizar a estrutura das ligas. Então, beleza, vamos observar como o ferro vai se parecer utilizando essa representação. Ah, vamos visualizar aqui uma fatia bidimensional de um sólido de ferro, onde o todos os átomos de ferro formarão ligações metálicas. E, como eu disse, a gente não vai desenhar esse mar de elétrons. Esses átomos podem formar uma estrutura bastante regular, algo mais ou menos assim. Cada um desses círculos representa um átomo de ferro. Mas como prometido, esse vídeo é sobre ligas, não é? Sendo assim, vamos observar como o aço se parece. Isso aqui é uma lâmina de aço e o aço é formado por vários átomos de ferro. Sendo assim, mais uma vez podemos visualizar cada um desses círculos como um átomo de ferro. Mas, além dos átomos de ferro, também temos alguns átomos de carbono misturados aqui. Quando você olha para a tabela periódica dos elementos, você pode perceber que o carbono está um pouquinho acima e à direita do ferro. O ferro neutro tem 26 prótons e 26 elétrons e o carbono neutro só tem seis prótons e seis elétrons. Os elétrons de valência do carbono estão em sua segunda camada, e os elétrons de valência do ferro estão na quarta camada. Portanto, o carbono é um pouco menor. Devido a isso, quando a gente mistura carbonos com ferro, devido ao fato do carbono ser menor, ele é capaz de caber nas lacunas entre os átomos de ferro. Vamos desenhar isso aqui. Por exemplo, podemos ter um carbono aqui, um carbono aqui e um carbono aqui. Enfim, isso acaba formando uma liga onde um dos átomos tem um raio maior, o que basicamente significa que teremos um átomo maior que o outro. Quando fazemos isso, tendemos a criar algo conhecido como liga intersticial. O aço carbono básico é um bom exemplo disso. Agora temos outras situações onde temos ligas de átomos com tamanhos semelhantes. Por exemplo, isso aqui é um latão. Eu não sei se isso daqui é um relógio, um astrolábio ou algo parecido com isso. O importante é que isso é feito de latão, e o latão é feito de uma mistura de cobre com zinco. Quando temos uma liga como essa, ou seja, uma mistura entre átomos de raios semelhantes, temos algo conhecido como liga substitucional. Podemos imaginar isso como se uma parte do cobre fosse substituído por cinco. Observe bem o nome: é uma liga substitucional. Então faz todo sentido isso acontecer. Agora uma coisa que deve ter vindo à sua cabeça é: Podemos ter uma combinação de ambas as situações? Sim! Podemos. Observe aqui essa imagem. É uma foto dos painéis da estação espacial internacional, e isso é feito de aço inoxidável. Com certeza, você vai ter aço inoxidável em sua cozinha, e o aço inoxidável que talvez você possa achar que é o aço básico, em que temos apenas ferro e carbono, vai ser diferente, porque o inoxidável também vai ter o cromo misturado. A gente pode visualizar isso aqui da seguinte forma. Se isso for o aço inoxidável, talvez os azuis sejam os ferros, mas também vamos ter um pouco de cromo aqui. O cromo tem o raio semelhante ao do ferro. Não é exatamente o mesmo, mas está bem perto. Sendo assim, teremos um cromo aqui, um cromo aqui e um cromo aqui. Se fosse apenas cromo e ferro, nós chamaríamos isso de liga substitucional. Mas também temos aqui o carbono e o carbono tem um raio menor. Com isso, ele vai ocupar algumas dessas lacunas entre os átomos maiores. Assim, teremos um carbono aqui, um carbono aqui e um carbono aqui. Esse é um exemplo de liga que é intersticial e substitucional. Agora que a gente já conversou sobre tudo isso, eu vou lhe fazer uma pergunta. Ao colocar um pouco de carbono ou misturar coisas com outros metais, poderemos mudar as propriedades e, por exemplo, quando a gente tem o aço como uma liga, a gente vai ter algo muito mais forte do que o ferro por si só. E o aço inoxidável, uma vez que você mistura a esse cromo, ele vai ficar muito mais resistente à corrosão do que o aço básico. É por isso que utilizamos aço inoxidável em produtos na cozinha. Enfim, meu amigo ou minha amiga, eu espero que você tenha aprendido um pouco mais sobre as ligas metálicas. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço, e até a próxima!