ESCÂNDIO ( Sc )
Grupo IIIB - Escândio, Ítrio e Elementos de transição Interna
ESCÂNDIO ( Sc )
HISTÓRICO: O escândio foi descoberto em 1840 por Nilsson.
OCORRÊNCIA NATURAL: O escândio ocorre frequentemente sob a forma de compostos misturados a diversos minerais ricos em terras raras, como a cerita, a ortita, a monazita e a gadolinita.
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O escândio cristaliza-se em duas formas: uma de estrutura hexagonal compacta e outra cúbica de face centrada. Esta última é a forma estável a altas temperaturas. O metal tem grande capacidade para formação de ligas. Quando aquecido a 450o C durante muitas horas seguidas, em presença de hidrogênio, produz o hidreto, cuja relação estequiométrica entre Sc e H é de 1 : 2,07.
O escândio é trivalente em seus compostos. São conhecidos haletos, óxidos, hidróxidos e outros. Os escandatos do tipo MScO2 (M = Li, Na) foram obtidos mediante aquecimento de carbonatos alcalinos e Sc2O3, a elevadas temperaturas. Também conseguiu-se a obtenção de um peroxocomposto de escândio, de fórmula Sc(OOH)(OH)2 . X H2O, titulando soluções de cloreto ou sulfato de escândio com KOH em presença de H2O2 e 1% de uréia.
UTILIZAÇÃO: O escândio pode ser aplicado na preparação de ligas metálicas.
ÍTRIO ( Y )
HISTÓRICO: O ítrio foi descoberto em 1749 pelo químico finlandês Gadolin.
OCORRÊNCIA NATURAL: Encontra-se principalmente nos seguintes minerais:
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O ítrio elementar, assim como o escândio, cristaliza-se em duas formas: uma de estrutura hexagonal compacta e outra cúbica de face centrada. A temperatura de transição de uma forma para outra é de 1530o C. Amostras do metal, em forma finamente dividida, absorvem hidrogênio à temperatura ambiente, formando o YH2. O ítrio inflama no ar quando aquecido a 470o C. O metal é atacado lentamente pela água e facilmente por ácidos diluídos.
UTILIZAÇÃO: O ítrio pode ser aplicado na preparação de ligas metálicas.
Grupo IVB - Titânio, Zircônio, Háfnio
TITÂNIO ( Ti )
HISTÓRICO: O titânio foi descoberto em 1795, por M. H. Klaproth.
OCORRÊNCIA NATURAL: Encontra-se principalmente em minerais sob a forma de:
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: Pouco reativo em temperatura normal, o titânio aquecido sofre a ação dos não-metais, dando compostos estáveis, duros e refratários, como o nitreto (TiN), o carbeto (TiC) e os boretos (TiB e TiB2). O titânio dissolve-se unicamente no ácido fluorídrico, com o qual forma complexos de flúor. O estado de oxidação mais estável do titânio é +4, embora existam compostos no qual sua valência é +2 ou +3.
Um composto muito importante é o dióxido de titânio (TiO2), obtido pela reação do tetracloreto de titânio com água, formando uma enorme quantidade de fumaça branca (HCl e TiO2 finamente divididos), servindo à chamada cortina de fumaça.
UTILIZAÇÃO: O titânio forma boas ligas com outros metais, como alumínio, cromo, ferro, manganês, molibdênio, zircônio, silício, estanho e vanádio, sendo leves e resistentes, excelentes para a aeronáutica. Também é um importante componente em aços especiais, suportando temperaturas abaixo de -190o C, onde a maioria dos metais é muito frágil. O dióxido de titânio é usado ainda em pastas e cremes dentais, como abrasivo.
ZIRCÔNIO ( Zr )
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HISTÓRICO: O zircônio foi descoberto em 1789 por M. H. Klaproth, mas foi isolado somente em 1824, por Berzelius, embora ainda muito impuro. O elemento puro só foi preparado em 1914.
OCORRÊNCIA NATURAL: O zircônio constitui cerca de 0,022% da crosta terrestre, sendo encontrado principalmente sob a forma de:
No Brasil, as principais reservas de zircônio são no litoral, RN, BA e ES (579.000 ton) e em Poços de Caldas (1.790.000 ton). Também é encontrado em Ceilão e Sião.
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O zircônio é muito pouco reativo. É atacado apenas pelo ácido clorídrico e pela água-régia (3 partes de HCl para 1 parte de HNO3). Somente a altas temperaturas é que ele reage com o oxigênio, formando o ZrO2, e com o nitrogênio e o carbono, dando, respectivamente, o nitreto (ZrN) e o carbeto (ZnC). No nitreto o zircônio não é tetravalente.
Possui caráter anfótero, podendo reagir como hidróxido - Zr(OH)2 - considerado uma base relativamente forte, ou como ácido - H4ZrO4 - relativamente fraco. O dióxido é obtido pelo aquecimento do hidróxido, sendo solúvel apenas no ácido sulfúrico concentrado. Combina-se com bases fundidas, formando zirconatos, como K2ZrO3 e K4ZrO4. Estes compostos, se tratados com água oxigenada, dão peroxizirconatos, como o K4ZrO8, que são muitos estáveis quimicamente.
Os haletos do zircônio são preparados a quente, a partir do metal, do halogênio e do carvão. Este reduz o dióxido a zircônio metálico, que então reage com o halogênio:
ZrO2 + 2 X2 + 2 C 
ZrX2 + 2 CO
UTILIZAÇÃO: Graças ao seu baixíssimo poder absorvente de nêutrons, o zircônio é usado para recobrir as barras de urânio nas pilhas nucleares. O dióxido de zircônio, por seu elevado ponto de fusão (2700o C) é utilizado na fabricação de utensílios refratários.
HÁFNIO ( Hf )
HISTÓRICO: O háfnio foi descoberto em 1911 por G. Urbain, mas foi isolado somente em 1923, por D. Coster e G. Van Havesey.
OCORRÊNCIA NATURAL: O háfnio está sempre presente nos minerais de zircônio, em quantidades variáveis de 1 a 5% .
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O comportamento químico do háfnio é idêntico ao do zircônio e todos os seus compostos são muito parecidos entre si. Os métodos de preparação também são exatamente os mesmos.
UTILIZAÇÃO: Ao contrário do zircônio, o háfnio ainda não tem grandes aplicações na tecnologia ou na indústria, pois além de sua extração ser muito difícil e dispendiosa, a sua purificação é extremamente complicada e antieconômica. O uso mais frequente do háfnio ocorre nos reatores nucleares, onde é empregado como elemento de controle (isto é, absorvente de nêutrons), graças à sua grande seção de choque para nêutrons térmicos.
Grupo VB - Vanádio, Nióbio, Tântalo
VANÁDIO ( V )
HISTÓRICO: O vanádio foi descoberto em 1830 pelo químico Selfström, mas o metal puro só foi obtido em 1869 pelo químico inglês Roscoe.
OCORRÊNCIA NATURAL: O vanádio está presente na litosfera, constituindo aproximadamente 0,03% da crosta terrestre. Entre os seus principais minerais encontram-se os seguintes:
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O vanádio é obtido como subproduto da extração do urânio. É um metal mole, de dureza semelhante ao estanho e ao chumbo. Todavia, quando em liga com o aço. aumenta de muito a dureza deste último, mesmo que esteja presente na liga em quantidades mínimas, em geral, 0,2%.
O vanádio possui estados de oxidação variados, que vão de +2 até +5. Todos os compostos nos quais o vanádio apresenta valência inferior a +5 são coloridos
UTILIZAÇÃO: O vanádio é utilizado principalmente em ligas com aço e outros metais, para torná-los mais duros e resistentes. Também é utilizado como catalisador de muitas reações, estando puro ou sob a forma de composto, como o pentóxido (V2O5).
NIÓBIO ( Nb )
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HISTÓRICO: O nióbio foi descoberto em 1800, por Hachett, sendo chamado, até 1950, de colúmbio.
OCORRÊNCIA NATURAL: Aparece principalmente nos seguintes minerais:
A maior fonte de nióbio do mundo está no Brasil, em Araxá (MG), que possui grandes reservas de pirocloro.
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: Reage com bases fundidas e é atacado somente pelo ácido fluorídrico. A altas temperaturas reage com hidrogênio e, sob condições especiais reage com o carbono, formando o carbeto (NbC) e, com o nitrogênio, forma o nitreto (NbN). O pentóxido de nióbio (Nb2O5) é um pó branco, insolúvel em água e em ácidos. Fundido em presença de bases, esse óxido dá lugar à formação de niobatos, produtos estáveis em soluções aquosas alcalinas.
UTILIZAÇÃO: O nióbio é um metal de pouca utilidade, mas pode ser utilizado no aço, em reatores atômicos, motores de propulsão a jato e foguetes.
TÂNTALO ( Ta )
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HISTÓRICO: O tântalo (ou tantálio) foi descoberto em 1801, por Ekeberg.
OCORRÊNCIA NATURAL: Encontra-se principalmente nos seguintes minerais:
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS: O tântalo é separado por intermédio da redução do heptafluortantalato de potássio (K2TaF7), que se obtém quando se trata o minério fundido de nióbio e tântalo com solução alcalina. Praticamente não é atacado por ácidos, com exceção do ácido fluorídrico. Assim como o nióbio, pode ser atacado pelo hidrogênio e também forma carbetos e nitretos.
UTILIZAÇÃO: O tântalo serve especialmente para reparos cirúrgicos no corpo humano. Substitui o osso (em placas cranianas, por exemplo), é transformado em lâminas delgadas ou fios, que podem conectar nervos desfeitos, e também do metal faz-se tecido com gaze para unir os músculos abdominais.
Química 2000 - Wagner Xavier Rocha, 1999
