Cálcio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Cálcio

O cálcio é um metal alcalino-terroso, é um metal amarelo pálido reativo que forma uma camada escura de óxido-nitreto quando exposto ao ar. Suas propriedades físicas e químicas são mais semelhantes aos seus homólogos mais pesados, estrôncio e bário. É o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre e o terceiro metal mais abundante, depois do ferro e do alumínio.

Resumo

Elemento	Cálcio
Número atômico	20
Categoria do elemento	Metal alcalino-terroso
Fase em STP	Sólido
Densidade	1,55 g/cm3
Resistência à tração	110 MPa
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	20 GPa
Escala de Mohs	1,5
Dureza Brinell	170 – 400 MPa
Dureza Vickers	N/D
Ponto de fusão	842 °C
Ponto de ebulição	1484 °C
Condutividade térmica	200 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	22,3 µm/mK
Calor específico	0,63 J/gK
Calor de fusão	8,54 kJ/mol
Calor da vaporização	153,3 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	33,6
Suscetibilidade Magnética	+40e-6 cm3/mol

Aplicações de Cálcio

O maior uso do cálcio metálico é na siderurgia, devido à sua forte afinidade química por oxigênio e enxofre. Seus óxidos e sulfetos, uma vez formados, dão aluminato de cal líquido e inclusões de sulfeto no aço que flutuam. Os compostos de cálcio são usados ​​na fabricação de inseticidas, tintas, giz de lousa, têxteis e fogos de artifício.

 

 

Produção e Preço do Cálcio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Cálcio puro estavam em torno de 110 $/kg.

Em 2005, foram produzidas cerca de 24000 toneladas de cálcio; cerca de metade do cálcio extraído do mundo é usado pelos Estados Unidos, com cerca de 80% da produção utilizada a cada ano. O metal de cálcio puro agora é feito comercialmente por aquecimento de cal com alumínio. O metal reage lentamente com oxigênio, vapor de água e nitrogênio do ar para formar um revestimento amarelo de óxido, hidróxido e nitreto.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Cálcio

Força do Cálcio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Cálcio

A resistência à tração final do Cálcio é de 110 MPa.

Força de Cedência de Cálcio

O limite de escoamento do Cálcio é N/A.

Módulo de Elasticidade do Cálcio

O módulo de elasticidade de Young do Cálcio é 20 GPa.

Dureza do Cálcio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Cálcio é de aproximadamente 170 – 400 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Cálcio é aproximadamente N/A.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Cálcio tem uma dureza de aproximadamente 1,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Cálcio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Cálcio é a estrutura cúbica de face centrada.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Cálcio

Propriedades Térmicas do Cálcio

Cálcio – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Cálcio é 842 °C.

O ponto de ebulição do Cálcio é 1484 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Cálcio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Cálcio é 200 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Cálcio

O coeficiente de expansão térmica linear do Cálcio é 22,3 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Cálcio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Cálcio é 0,63 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Cálcio é 8,54 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Cálcio é 153,3 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Cálcio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Cálcio

A resistividade elétrica do Cálcio é 33,6 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o cálcio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Cálcio

A suscetibilidade magnética do Cálcio é +40e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do cálcio em resposta a um campo magnético aplicado.