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Elementos químicos Ferro, fósforo e zinco

Elementos quimicos. ffz

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Elementos químicos

Ferro, fósforo e zinco

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Ferro

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Ferro

O elemento de transição ferro é um metal, com coloração branca prateada em estado quimicamente puro, porém apresenta uma coloração acinzentada, em virtude da presença de sulfeto, siliceto, e carbureto de ferro, apresenta propriedades magnéticas acentuadas.  Está localizado na tabela periódica no grupo 8B, e possui:número atômico: 26massa atômica: 55,85 g mol-1ponto de fusão: 1535°Cponto de ebulição: 3000°Cconfiguração eletrônica: 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d6

número de oxidação: Fe+2 (ferroso ou ferro II) e Fe+3 (férrico ou ferro III) 

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Ferro

Na natureza o ferro não está em estado livre ou elementar, porém, é comumente encontrado na forma de pirita FeS, hematita Fe2O3 e Fe3O4, que é transportada para um forno aquecido a uma temperatura de 2000°C, sendo obtido da redução destes compostos. Apresenta 3 formas alotrópicas  alfa ,  gama e delta, sendo a mais estável em temperaturas normais, o ferro alfa. 

O ferro é conhecido e utilizado pelo homem desde a antiguidade, a sua utilização é vasta em função de ser um metal barato e resistente, apesar da oxidação pelo oxigênio do ar, forma ligas metálicas  importantes na indústria tais como o aço-carbono que é uma mistura de ferro e carbono, misturado com níquel e cromo, origina o aço-inoxidável, está presente em inúmeras estruturas metálicas nas construções que nos cercam.

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Ferro

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Ferro

O ferro apresenta em seu estado de oxidação +2, é facilmente oxidado a ferro +3, em virtude deste comportamento é um agente redutor forte, forma complexos quelatos ou por associação de íons, e são facilmente identificados por formar soluções coloridas. A reação pela qual identificamos o ferro mais facilmente é com tiocianato de amônio, devido a coloração vermelho intenso (cor de sangue), reage facilmente com ácidos diluídos ou concentrados, e com bases formando precipitados insolúveis.

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Ferro

O Ferro nos organismos vivos

A importância biológica do ferro está associada ao transporte de oxigênio para as células. Está presente nas hemácias (responsáveis pela coloração vermelha do sangue) formada pelas moléculas de hemoglobina que contém o ferro e é responsável pela oxigenação dos organismos vivos, as alterações na presença do ferro ou a deficiência causa a anemia ou anemia falciforme que é hereditária.

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Fósforo

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O fósforo é um elemento químico de número atômico 15 e massa atômica 30,973762, sendo seu isótopo mais estável o 31P, átomo com 16 nêutrons. É um não-metal, mais denso que a água, 1.823 Kg/m³, com ponto de fusão em 44,15 ºC e ponto de ebulição em 280,5 ºC. Na forma pura é semitransparente, mole, brilha no escuro (fosforesce) e oxida-se espontaneamente em contato com o ar.

Em busca da pedra filosofal dos alquimistas, em 1669 o alemão Henning Brand aqueceu uma mistura de areia e resíduos de síntese orgânica  obtendo um material que emitia luz, ao qual ele deu o nome de fósforo, que deriva do grego phosphoros  e significa portador da luz. Apesar de já se conhecer elementos como ouro e prata, o fósforo foi a primeira descoberta científica de um elemento.

Fósforo

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Fósforo

Possui cerca de 10 variedades alotrópicas, sendo as mais conhecidas, o fósforo branco (P4), venenoso e muito reativo, em contato com a pele provoca queimaduras e deve ser armazenado em água no qual não é solúvel. Este é convertido em o fósforo vermelho (P4)n, uma forma mais estável que não fosforesce, não é venenoso e não se oxida pela simples exposição ao ar. Mais raro, o fósforo negro (Pn) é o mais estável dos alótropos, é obtido submetendo o fósforo branco a altas pressões, apresenta estrutura similar ao do grafite e conduz eletricidade.

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Fósforo

O fósforo é o 12º elemento em abundância na crosta terrestre, representando aproximadamente 0,12%. Devido à alta reatividade não ocorre livre na natureza, sendo comum encontrá-lo na forma de fosfatos em rochas que se dissolvem com a chuva sendo levados até os rios e mares.O fósforo branco, também chamado de fósforo elementar, é obtido industrialmente em fornos a 1.450 ºC, que queimam o fósforo contido nas rochas na presença de algumas substâncias como carbono e silício, o fósforo é liberado na forma de vapor e condensado em água evitando contato com o ar. Em contato com a luz ou com o calor (300 ºC) o fósforo branco se transforma em fósforo vermelho.

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Fósforo

Fósforo nos seres vivos

Biologicamente o fósforo é considerado elemento essencial e é encontrado no interior das células dos tecidos vivos como íon fosfato, PO4

3-, sendo um dos mais importantes constituintes minerais da atividade celular. Também está presente nos ossos, nos dentes, no RNA, no DNA, no metabolismo de glicídios, na contração muscular entre outros. É o segundo elemento mais abundante nos tecidos humanos, ficando atrás apenas do cálcio. A maior parte do fósforo que ingerimos vem do leite, carne bovina, aves, peixes e ovos. Outras fontes são cereais, leguminosas, frutas, chás e café.

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Fósforo

Fósforo na indústria

Na indústria, é utilizado em fogos de artifício, cristais especiais para lâmpadas de sódio, pasta de dentes,detergentes, pesticidas, na indústria metalúrgica para formar ligas metálicas como o bronze fosforoso, aditivos de óleos industriais, fármacos e outras milhares de aplicações. O ácido fosfórico, H3PO4, é amplamente utilizado na indústria de bebidas, mas, é na agricultura que se encontra a maior aplicação, já que forma os fosfatos utilizados para a produção de adubos. As indústrias de fertilizantes absorvem quase a totalidade dos fosfatos extraídos das rochas. O fósforo branco é utilizado como armamento militar, especialmente em bombas.

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Fósforo

Palitos de FósforoNos palitos de fósforo  que conhecemos, não há presença do elemento fósforo, mas sim na parte áspera da caixa. Na ponta do palito (a parte vermelha) nós temos clorato de potássio, responsável por liberar oxigênio para manter a chama acesa, e o palito é revestido por uma camada de parafina. Na caixa, temos sulfeto de antimônio, Sb2S3, e trióxido de ferro, Fe2O3, para gerar atrito, e o nosso elemento, o fósforo, para produzir calor intenso. Quando riscamos o palito na caixa produzimos uma faísca que em contato com o clorato de potássio libera muito oxigênio que reage com a parafina gerando uma chama que consome o palito de madeira.

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Zinco

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Zinco

O zinco (Zn) é um elemento químico metálico pertencente à classe dos metais de transição, bivalente e de cor branco-azulada, que se localiza no grupo 12 e período 4 da Tabela Periódica. Possui número atômico 30 e massa atômica 65,409. O zinco foi descoberto em 1746, na Alemanha, pelo cientista Andreas Marggraf.O nome zinco deriva do alemão zink.

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Zinco

O zinco encontra-se na Natureza unicamente em estado combinado. Os minerais mais frequentes são a esfarelite ou blenda de zinco, que é um sulfureto de zinco (ZnS), assim como a calamina, de composição complexa, tratando-se de um carbonato-silicato hidratado. A obtenção do zinco faz-se por via seca, através da redução do óxido de zinco obtido por calcinação da blenda ou por aquecimento do espato, utilizando carvão em mufla, formando-se vapor de zinco, que destila e condensa em recipientes apropriados. 

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Zinco

O zinco bruto assim obtido contém impurezas como chumbo, ferro e cádmio, dos quais é separado por destilação fracionada ou por eletrólise. No processo de obtenção do zinco por via húmida, o minério depois de calcinado é lixiviado com ácido sulfúrico e a solução de sulfato resultante é submetida a eletrólise. Desta forma consegue-se um metal com elevado grau de pureza. 

O zinco puro é um metal branco-azulado, com um ponto de fusão de 419 ºC e um ponto de ebulição de 906 ºC. É usado em ligas com cobre (latão e bronzes). Utiliza-se ainda para recobrir o ferro (galvanizado) e, numa liga com 1% de cobre e 0,1% de titânio, como cobertura de telhados. 

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Zinco

Praticamente o único estado de oxidação que apresenta é 2+. Reage com ácidos não oxidantes passando para o estado de oxidação 2+ e liberando hidrogênio, e pode dissolver-se em bases e ácido acético.O metal apresenta uma grande resistência à deformação plástica a frio que diminui com o aquecimento, obrigando a laminá-lo acima dos 100 °C.

O zinco é ainda usado na fabricação de pilhas, graças a sua reação muito lenta com os ácidos, e no fabrico de ligas (latão, bronze e Zamak). Entre outros compostos de zinco, destacam-se o óxido de zinco (ZnO), usado na vulcanização da borracha, e o sulfeto de zinco (ZnS), que, por ser luminescente, é empregado em mostradores de relógios e em lâmpadas fluorescentes.

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Zinco

O zinco é o elemento essencial para todos os organismos vivos. Ele é necessário e indispensável aos seres humanos a fauna e a flora. Cada organismo vivo tem um intervalo de concentrações óptimas em zinco. É neste intervalo que os organismos podem regular a sua concentração interna para responder a necessidade do seu metabolismo. 

Quando estas condições óptimas não são satisfeitas aparece um deficite, uma carência de zinco pode aparecer assim como o contrario em caso de excesso, pode haver problemas de toxidade ambiental. 

O homem não é normalmente exposto a um excesso de zinco mas pode haver casos de falta de zinco. Pelo contrário os ecossistemas são raramente sujeitos a uma falta de zinco mas podem ser sujeitos a um excesso de zinco.  

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Referência Bibliográfica

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