O que são metais de transição interna e externa?
Os metais de transição são elementos químicos que desempenham um papel fundamental em diversas aplicações industriais e tecnológicas.
No entanto, esses metais podem ser divididos em duas categorias distintas: metais de transição interna e externa.
Neste artigo, exploraremos as características e diferenças entre essas duas categorias de elementos, bem como suas aplicações na indústria.
Compreender essas distinções é essencial para apreciar o papel vital que os metais de transição desempenham em nossa sociedade moderna. Aproveite sua leitura!
Saiba o que são metais de transição interna
Os metais de transição interna, também conhecidos como lantanídeos e actinídeos, são elementos químicos que pertencem à série dos metais de transição. Suas principais características físicas e químicas incluem:
Orbitais F:
Os lantanídeos e actinídeos têm elétrons em orbitais “f” preenchidos. Esses orbitais estão localizados profundamente no núcleo atômico e são responsáveis por muitas das propriedades peculiares desses elementos.
Tamanho e densidade atômica:
Eles são relativamente grandes e têm alta densidade atômica, o que resulta em uma elevada massa atômica. Isso os torna úteis em aplicações que exigem materiais densos.
Reatividade química:
Os metais de transição interna tendem a ser menos reativos do que os metais alcalinos e alcalino-terrosos, mas ainda podem reagir com oxigênio e outros elementos químicos.
Propriedades magnéticas:
Muitos desses elementos têm propriedades magnéticas únicas, o que os torna valiosos na produção de ímãs de terras raras.
Exemplos notáveis de metais de transição interna incluem os lantanídeos, que consistem em elementos como lantânio, cério, praseodímio, neodímio, entre outros. Os actinídeos, por outro lado, incluem elementos como urânio, tório e plutônio.
Esses elementos são frequentemente usados em diversas aplicações industriais, devido às suas propriedades físicas e químicas específicas, sendo essenciais em tecnologias de ponta, como ímãs superfortes, reatores nucleares e na indústria de eletrônicos avançados.
Aplicações dos metais de transição interna na indústria
Os metais de transição interna, especialmente os lantanídeos, têm diversas aplicações comuns e desempenham um papel crucial em tecnologias de ponta, como eletrônicos e energia renovável:
Produção de Ímãs de Terras Raras
Os lantanídeos, como neodímio e samário, são essenciais na fabricação de ímãs permanentes de terras raras.
Ímãs de terras raras são extremamente fortes e são usados em produtos eletrônicos, como alto-falantes de alta qualidade e motores elétricos de veículos elétricos (VEs).
Eletrônicos e Tecnologias de Comunicação
Os lantanídeos têm aplicações em dispositivos eletrônicos avançados, como telas de TV de plasma e monitores de computador.
Eles também são usados em lasers de estado sólido para comunicações de fibra óptica e em LEDs (diodos emissores de luz) para iluminação de alta eficiência.
Energia Renovável
Os lantanídeos são componentes cruciais em turbinas eólicas, que geram energia limpa a partir do vento.
São usados em painéis solares de alta eficiência, melhorando a capacidade de conversão de luz solar em eletricidade.
Tecnologias Verdes e Sustentáveis
Os lantanídeos são usados em catalisadores em sistemas de purificação de água e emissões de automóveis, contribuindo para a redução da poluição ambiental.
São comumente aplicados em baterias recarregáveis de íon-lítio, tornando essas baterias mais eficientes e duradouras, o que é vital para veículos elétricos e armazenamento de energia.
Medicina
Os lantanídeos são usados em exames de ressonância magnética e em radioterapia para tratamento do câncer.
A importância dos metais de transição interna na indústria moderna é inegável, pois eles possibilitam o desenvolvimento de tecnologias avançadas e contribuem para a busca por soluções mais sustentáveis e eficientes em diversas áreas.
Suas propriedades únicas, como a capacidade de criar ímãs superfortes ou melhorar a eficiência energética, tornam esses elementos cruciais para o progresso tecnológico e a busca por um futuro mais limpo e verde.
O que são metais de transição externa?
Os metais de transição externa são elementos químicos que também fazem parte da série dos metais de transição, mas diferem dos metais de transição interna em algumas características fundamentais.
Alguns exemplos de metais de transição externa são:
- Ferro (Fe): É amplamente utilizado na indústria de construção, fabricação de aço e na produção de ímãs.
- Cobre (Cu): É conhecido por sua alta condutividade elétrica e é usado extensivamente em fios elétricos e na fabricação de componentes eletrônicos.
- Zinco (Zn): É utilizado na galvanização de metais para proteção contra corrosão e em baterias.
Comparação com Metais de Transição Interna
Camada Eletrônica Externa:
Os metais de transição externa têm elétrons em orbitais “d” em sua camada eletrônica externa, enquanto os metais de transição interna têm elétrons em orbitais “f” preenchidos profundamente no núcleo atômico.
Reatividade Química:
Os metais de transição externa geralmente são mais reativos do que os metais de transição interna. Eles podem oxidar quando expostos ao ar, formando óxidos.
Aplicações Industriais:
Os metais de transição externa são amplamente utilizados em uma variedade de indústrias devido às suas propriedades físicas e químicas versáteis. Eles são fundamentais na construção, eletrônica, fabricação de ligas metálicas, e outros setores.
Os metais de transição externa desempenham um papel essencial na indústria e na vida cotidiana, graças às suas propriedades que variam de condutividade elétrica a resistência mecânica.
Sua capacidade de formar ligas, resistir à corrosão e servir como catalisadores em várias reações químicas os torna vitais para uma ampla gama de aplicações industriais e tecnológicas.
Aplicações dos metais de transição externa na indústria
Os metais de transição externa têm diversas aplicações em diferentes setores industriais devido às suas propriedades específicas, que os tornam ideais para várias finalidades. Veja algumas das principais aplicações em setores industriais específicos:
Setor da Construção
- Aço Estrutural: O ferro é um componente fundamental na fabricação de aço estrutural, utilizado na construção de edifícios, pontes e infraestruturas.
- Cobre para Fiação: O cobre é usado em fios elétricos devido à sua alta condutividade elétrica, garantindo uma distribuição eficiente de energia em edifícios.
Indústria Automobilística
- Fabricação de Veículos: O aço e o alumínio são comumente utilizados na fabricação de carros devido à sua resistência mecânica e leveza.
- Catalisadores: O paládio e o ródio são usados como catalisadores em sistemas de escape para reduzir emissões de poluentes.
Indústria Aeroespacial
- Construção de Aeronaves: O titânio é usado em aeronaves devido à sua resistência à corrosão, baixa densidade e alta resistência.
- Ligas Leves: O alumínio e o magnésio são usados em componentes leves e resistentes em aeronaves, economizando peso e combustível.
Setor de Energia
- Energia Solar: O cobre é empregado em painéis solares para conduzir eletricidade, enquanto o ferro é usado em estruturas de suporte.
- Produção de Energia: O níquel e o cobalto são essenciais em baterias recarregáveis, incluindo baterias de íon-lítio em veículos elétricos.
Indústria Química e Farmacêutica
- Catálise: Metais de transição externa, como platina e paládio, atuam como catalisadores em reações químicas industriais e na síntese de produtos farmacêuticos.
As propriedades que tornam esses metais ideais para várias aplicações incluem resistência mecânica, condutividade elétrica, resistência à corrosão, leveza, capacidade de formar ligas e, em alguns casos, habilidade de atuar como catalisadores em reações químicas.
Essas características tornam esses metais cruciais para a fabricação de produtos de alta qualidade, economia de energia e desenvolvimento tecnológico em diversas indústrias.
Diferenças e similaridades entre metais de transição interna e externa
Os metais de transição interna e externa apresentam diferenças e similaridades entre si, o que influencia em suas aplicações na indústria.
Diferenças
Localização na Tabela Periódica:
Os metais de transição interna estão localizados nas séries dos lantanídeos e actinídeos, na parte inferior da Tabela Periódica.
Já os metais de transição externa ocupam as séries de transição, preenchendo o bloco “d” na parte central da Tabela Periódica.
Camada Eletrônica Externa:
Os metais de transição interna têm elétrons em orbitais “f” preenchidos profundamente no núcleo atômico, enquanto os metais de transição externa possuem elétrons em orbitais “d” na camada eletrônica externa.
Reatividade Química:
Os metais de transição interna geralmente são menos reativos quimicamente devido ao preenchimento de orbitais “f”.
Eles não reagem facilmente com oxigênio ou água. Em contraste, os metais de transição externa são mais reativos em comparação com os metais de transição interna e podem reagir com oxigênio, água e outros elementos.
Semelhanças
Propriedades de Metais de Transição:
Ambos os grupos de metais exibem propriedades típicas de metais, como condutividade elétrica, ductilidade, maleabilidade e brilho metálico.
Aplicações Industriais:
Tanto os metais de transição interna quanto os de transição externa são amplamente utilizados em várias aplicações industriais devido às suas propriedades físicas e químicas únicas.
Entenda como essas diferenças afetam suas respectivas aplicações na indústria:
Metais de Transição Interna:
Sua baixa reatividade química e a capacidade de formar ímãs de terras raras os tornam ideais para aplicações em tecnologias de alta precisão, como eletrônicos avançados, ressonância magnética, lasers e baterias de alta capacidade.
Metais de Transição Externa:
Sua reatividade química torna-os adequados para uma variedade de aplicações industriais, incluindo construção, indústria automobilística e aeroespacial, onde a resistência mecânica, a condutividade elétrica e a capacidade de formar ligas desempenham um papel crucial.
As diferenças nas propriedades e reatividade química entre esses dois tipos de metais resultam em aplicações distintas em diferentes setores industriais.
Vale lembra que os metais de transição interna e externa desempenham papéis essenciais na tecnologia moderna e no progresso industrial, contribuindo para uma variedade de produtos e tecnologias de ponta.
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