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Divirta-se com o Clube da Química
www.clubedaquimica.com
Ferro
Divirta-se com o Clube da Química propõe uma maneira divertida
de ensinar a química usando as palavras cruzadas e jogos como o Soduku,
caça palavras, dominox, etc.
Prof. Dr. Genilson Pereira Santana
Produzido por
Genilson Pereira SantanaDoutor em Físico-Química pela UfmgProfessor da Universidade Federal do Amazonas
Genikele Pereira SantanaGraduanda em Engenharia Civil pela Unileste
Idade do Ferro
1
s p r ime i r o s s e r e s
humanos v i ve ram
durante a Idade da OPedra, período em que os povos
faziam ferramentas e armas
d e p e d r a . M a i s t a r d e ,
aprenderam a produzi-las com
uma mistura de cobre e
bronze, período conhecido
como Idade do Bronze. A Idade
do Ferro começou quando os
seres humanos aprenderam a
extrair ferro das pedras com fogo muito quente para produzir
ferramentas. Esse conhecimento difundiu-se rapidamente pelo
Oriente Médio, Egito, Grécia, África ocidental, norte da Europa,
Índia e leste da Ásia. A Austrália e as Américas não tiveram a
Idade do Ferro, somente mais tarde que os colonizadores europeus
levaram o conhecimento para esses lugares. O uso do ferro trouxe
importantes mudanças para a vida das pessoas, como produção de
instrumentos agrícolas, espadas e outros armamentos. Durante a
Idade do Ferro houve outras mudanças na tecnologia, por exemplo,
construção de grandes fortalezas e pontes, escavação de minas
mais profundas na busca de sal e outros minérios valiosos. O
término da Idade do Ferro ocorreu com a difusão da escrita pelos
seres humanos. Mesmo assim, o ferro continua a ser um metal
importante, ele ainda cerca toda a humanidade nos mais diversos
lugares, destacando a mistura dele com o carbono para formar o
aço.
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P A E Z N O R B A A I E I H E O
Caça palavras do ferro
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PLANETATECNOLOGIAORIENTEMINERIOSESCRITAINDIACARBONOEUROPAACOASIAPONTESMAGNETITAPIRITATERRAFOGOOUROAMERICAARTEFONTECORFERROHEMATITAPRETAROCHAS
O elemento ferro
3
ferro (do latim ferrum) é
um elemento químico que
na temperatura ambiente Ose encontra no estado sólido. Ele
é extraído da natureza sob a
forma de minério de ferro em alta
temperatura. Inicialmente, o
ferro passa pelo estágio de ferro-
gusa na forma de lingotes.
Controlando-se o teor de carbono
obtém-se várias formas de uma
chamada de aço. Esse elemento
de transição é o quarto elemento
mais abundante da crosta
terrestre (aproximadamente
5%). O ferro também é um dos elementos mais abundantes do
universo. O núcleo da Terra é formado principalmente por ferro e
níquel (NiFe). Em termos de característica o ferro é um metal
maleável, tenaz de coloração cinza prateada e ferromagnética a
temperatura ambiente. Ele é encontrado na natureza fazendo parte
da composição de diversos minerais, entre eles muitos óxidos, como
o FeO (óxido de ferro II, ou óxido ferroso) ou como Fe O (óxido de 2 3
ferro III, ou óxido férrico). Para obter-se ferro no estado elementar,
os seus óxidos são reduzidos com carbono e imediatamente
submetidos a um processo de refinação para retirar as impurezas
presentes.
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O T R A U Q R B N U C L E O E T
O lado histórico da pirita – FeS2
4
nome pirita vem do
grego e significa
pedra de fogo . OAtualmente, a maioria das
pessoas já ouviu falar de
pirita como o ouro de tolos
devido aos seus cristais
brilhantes da cor do ouro.
Essa característica chamou a
atenção de muitas culturas
diferentes. É bastante
comum encontrar nessas
culturas histórias de fraude,
trapaça e reivindicações
alquimísticas. A pirita
ocupa um lugar único na
história da humanidade,
tornou-se parte integrante
da tradição mineira na América durante o século 19, presença em
textos antigos sumérios, na filosofia grega e poesia medieval. A
pirita era popular na época romana como uma fonte de faíscas
quando golpeado com aço. Ela também foi usada como uma fonte
de ignição, na maioria das armas de fogo. A pirita acompanhou os
alquimistas medievais desde os árabes antigos, chinês,
indianos, e pelos mundos clássicos. Ela mostrou ser um mineral
fundamental para o desenvolvimento de várias culturas antigas.
A pirita está presente nas origens de nossa arte, impregnadas em
diversos objetos de cerâmicos e pinturas das mais variadas
culturas. A sua influência se estende pela evolução humana,
formação de sociedades, através da ciência e da indústria.
Portanto, a pirita é pré-requisito para compreender os ambientes
antigos, modernos do nosso planeta.
O G O F E C A M E R I C A R R C
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A magnetita um óxido de ferro que orienta
a natureza, o ferro ocorre
principalmente em compostos
como: hematita (Fe O ), N 2 3
magnetita (Fe O ), siderita (FeCO ), 3 4 3
limonita (Fe O .H O) e pirita (FeS ). 2 3 2 2
A hematita é o principal mineral
explorado para a obtenção do aço. Já
a magnetita é um mineral magnético
c u j a c o m p o s i ç ã o é
FeO
Fe O ferro oxigênio2 3
Terra
bússolas
,
aproximadamente, 69% de e
31% de ou 72,4% de e 26,7% de . A magnetita
é a pedra-imã mais magnética de todos os minerais da , e
a esta propriedade foi utilizada para a fabricação de . O
nome, magnetita vem da região onde a mesma era antigamente
encontrada, que era a Magnésia (região da Grécia), e magnésia
quer dizer "lugar das pedras mágicas", pois estas pedras
"magicamente" atraiam-se. Cristais de magnetita são
encontrados em certos tipos de bactérias (por exemplo, na
Aquaspirillum magnetotacticum), em cérebros de abelhas,
cupins, peixes, ursos, alguns pássaros (por exemplo, em
pombos) e em seres humanos. Acredita-se que estes cristais
estão envolvidos no processo de magnetorecepção (capacidade
de perceber a polaridade ou a inclinação do campo magnético da
Terra) e na navegação animal por orientação magnética.
M A G N E T I C A E A T I R I P
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Algumas propriedades do ferro
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A
L
ATOMOPRATEADABRANCAFERROTRANSICAOACINZENTADAPIRITASULFETOOXIDACAOCARBONONIQUELLIGACROMOHEMOGLOBINAANEMIAOXIGENIOHEMACIAMALEAVELALFAGAMADELTACONDUTIVIDADE
Objetivos do uso do ferro no passado e presente
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“Meu objetivo é criar algo excepcional que engrandeça as cidades e enriqueça as vidas de quem mora e trabalha nelas»
O meu objetivo é ter uma caça que melhore a minha vida
Pré-histórico
No presente
Santiago Calatrava
Os óxidos e as pinturas antigas
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T A A C A V E R N A S W V T E C
origem das tintas
e s t á n a p r é -
história, quando Ap i n t a v a m f i g u r a s
coloridas nas paredes
das cavernas com tintas
grosseiras. Geralmente,
as tintas usadas eram
fe i tas de corantes
naturais: terras, carvão
vegetal, óxido de ferro,
cal branco e ossos
queimados de animais.
Os tons de vermelho,
assim como o amarelo e o
lilás, eram obtidos a
partir do aquecimento de
pigmentos feitos de
óxido de ferro (goethita,
hematita e limonita),
encontrados dentro das
cavernas. A goethita é um
óxido de ferro com
óxidos ferro amorfos
minerais
As tonalidades
de preto foram proporcionadas pelo óxido de
manganês ou carvão de madeira.
fórmula química FeO(OH)
que pode ocorrer em
vários tons de castanho, laranja, amarelo e vermelho. A hematita com
fórmula α-Fe O é um mineral muito comum nos solos e rochas, possui 2 3
brilho metálico e coloração preta, cinza, marrom, marrom
avermelhado ou vermelho. E a limonita é um termo aplicado a um grupo
de de hidratados, e de cor amarela ou
acastanhada, formados a partir da oxidação de que contêm
ferro. O aparecimento das cores estava relacionado
ao tipo de aquecimento e atmosferas que os
óxidos de ferro eram submetidos.
9
CURIOSIDADE!!!
Na alquimia, o ferro é representante do planeta Marte. E na astrologia, o ferro governa a força f í s i c a , e s i m b o l i z a a e n e r g i a predominantemente masculina. Salienta-se que o símbolo para o ferro na alquimia representa o sexo masculino. Filosoficamente, ferro representa uma necessidade de moderar instintos mais primitivos, e, ao mesmo para abraçar o fogo interno.
Os alquimistas e os primeiros químicos usaram uma variedade de símbolos para representar as substâncias. Entre eles, a seta e um círculo foram usados para aqueles compostos à base de ferro.
Como produzir o aço
10
G
Coloque as palavras do fluxo no Dominox
A era do aço
11
produção de aço só foi
possível com surgimento da Aforja catalã (considerada o
embrião dos altos-fornos utilizados na
atualidade). A forja era uma lareira
feita de pedra e foles manuais que
inflavam a forja de ar, aumentando a
temperatura e quantidade de ferro
produzido. Dessa forma, foi possível
obter ferro em estado líquido, e não
mais pastoso. Com o uso de altos
fornos o minério de ferro passou a ser
fundido em temperaturas ainda
maiores. Nessas temperaturas foi
possível maior absorção de carbono
do carvão vegetal. Isso tornava o ferro
e as ligas de aço mais duras e
resistentes. O aço é mais resistente que
o ferro fundido e pode ser produzido em grandes quantidades, servindo de
matéria-prima para muitas indústrias. Assim, desde o século 18, quando
europeus e norte-americanos passaram a conceber edificações com o uso de
estruturas metálicas de aço. Muitos arquitetos utilizaram as propriedades
desse sistema para conceber soluções arrojadas, com alto índice de
industrialização e precisão. No hemisfério Norte não faltam exemplos de
arquitetura de vanguarda feitas de pilares e vigas de aço: Torre Eiffel (Paris),
arranha-céus norte-americanos da Escola de Chicago e, mais recentemente, às
pontes e passarelas de Santiago Calatrava, com exemplares na América Latina –
como a Ponte da Mulher, em Puerto Madero, Buenos Aires.
Apenas nos últimos 15 anos o Brasil começa a explorar
com mais intensidade essa alternativa estrutural. Enquanto
na Inglaterra cerca de 70% dos prédios com mais de quatro
andares usam estrutura de aço, no Brasil, com uma cultura
construtiva que sempre se baseou no concreto, esse
percentual não passa de 5%.
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As duas faces do ferro nos sistemas biológicos
ferro desempenha um papel
importante nos processos
metabólicos dos animais, Osendo um constituinte vital nas células
de todos os mamíferos. A função do
ferro no corpo limita-se quase
exclusivamente ao transporte de
oxigênio no sangue, por intermédio da
hemoglobina, existente nos glóbulos
vermelhos. Está também presente em
algumas enzimas que catalisam
mecanismos de oxidação celular. No
homem os órgãos mais ricos em ferro
são o fígado e o baço, onde o elemento
existe na forma de "ferritina". Embora
em menor quantidade, está também
presente nos ossos, na medula, nos
rins e nos intestinos. Exerce a função
como elemento estrutural do grupo
heme na hemoglobina, proteína responsável pelo transporte do O e do CO no 2 2
sangue. Existem muitas causas para o excesso de ferro no sangue. Alguns
sintomas são fadiga, fraqueza e queda de peso sem explicação. Além disso, o
excesso de ferro pode causar perda de cabelos, respiração ofegante e perda
do desejo sexual. O nível de ferro de cada indivíduo deveria ser checado
regularmente com um exame de sangue como parte de um exame anual. O
excesso de Fe no organismo ocasiona também a hemocromatose que se
caracteriza por pigmentação amarelada na pele, lesão pancreática com
diabetes, cirrose hepática, incidência elevada de carcinoma hepático. A
hemocromatose é uma doença genética que ocorre quando o gene HFE é
transmitido à criança por um dos pais. Normalmente as pessoas com essa
doença não demonstram sintomas até a chegada da meia-idade. Alguns
sintomas podem ser dores no abdômen, pele cor de bronze – ou acinzentada,
impotência e artrite.
G L O B U L O S O I N E G I X O
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C A B E L O S S O R E F I M A M
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A magnetita usada no tratamento do câncer
pesar de ser velha conhecida da medicina a magnetita (Fe O ) voltou a 3 4
ser uma alternativa para a sobrevivência humana. Como Ananopartículas magnéticas esse óxido de ferro apresenta a vantagem de ter elevada estabilidade em sistemas biológicos e baixa toxicidade, atuando como segmentação celular, separação de células, carreamento de droga e ressonância magnética. Quando associados a drogas as nanoparticulas de magnetitas são especialmente usadas para libertação eficaz do agente ativo no interior da célula. Por ter forte afinidade por células específicas e alta eficiência, as nanoparticulas magnéticas ligam-se às moléculas químicas ou biológicas aumentando a eficiência na liberação da droga. Essa característica é especial principalmente no caso de câncer pois diminuem a dosagem e efeitos relacionados com o uso inespecíficos de fármacos citotóxicos pelos tecidos saudáveis. Na ressonância magnética nuclear (RMN), elas se dispersam em líquido carreador orgânico ou inorgânico, o que favorece a obtenção de imagens de estruturas anatômicas bem destacadas. Elas podem ser usadas também para realizar a hipertermia, que é um procedimento terapêutico utilizado no campo da oncologia para elevar artificialmente a temperatura do tecido do corpo e destruir as células cancerosas, bem como impedir o seu subsequente crescimento.
Q H
C
C
C A N
R
O
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E T
A
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ExperiênciaVamos queimar a palha de
aço
Do que vamos precisar:• Um suporte para duas pilhas de qualquer tamanho• Duas pilhas de 1,5 V• Dois pedaços de 25 cm de fio elétrico fino• Tesoura sem ponta• Esponja de aço• Um azulejo ou piso de cerâmica
Como fazer1. Com o auxílio da tesoura, desencape as pontas dos fios.2. Prenda uma ponta de cada fio ao suporte para as pilhas.3. Abra cuidadosamente um pequeno pedaço de esponja de aço e a coloque sobre o azulejo.4. Coloque as pilhas no suporte, encoste as duas pontas do fio na esponja de aço e peça que os alunos observem o que ocorre
Jogo dos 7 erros
15
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Respostas3
5
4
C O B R E F E R R O
S A I C E R G O U
A R R A
T S E T N O P T T O S
S N E A P I
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T E R R A A E C A C
C A R B O N O Z P A N I
E N M I S
F L E U Q I N I E F N
C T E A
O D A T S E R R
O T R A U Q N U C L E O T
M A G N E T I C A A T I R I P
B R S N I P U C
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S C A T I T A M E H E
S O I R
O A A U R
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M O A C A G E V A N A
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S A C I G A M A B E L H A S O
M A G N E T I T A C P
T E C N O L O G I A R
M I N E R I O S N R E
E S C R I T A D B T
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P L G T E R R A I R
A A O P I R I T A O
N U F O N T E A C
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R Q T E E R D N T
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Respostas8 10
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T R T Q M S L M R O E G O
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T A C A V E R N A S V T C
B C
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F A R C
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R U A X R Z
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C R O M O A
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D U M E
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T D L I G A A
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P E S I I L A S E I
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