Chumbo – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Chumbo

O chumbo é um metal pesado mais denso que a maioria dos materiais comuns. O chumbo é macio e maleável e tem um ponto de fusão relativamente baixo. O chumbo é amplamente utilizado como escudo gama. A principal vantagem do escudo de chumbo está em sua compacidade devido à sua maior densidade. O chumbo tem o número atômico mais alto de qualquer elemento estável e conclui três grandes cadeias de decaimento de elementos mais pesados.

Resumo

Elemento	Chumbo
Número atômico	82
Categoria do elemento	Pobre Metal
Fase em STP	Sólido
Densidade	11,34 g/cm3
Resistência à tração	17 MPa
Força de rendimento	5,5 MPa
Módulo de elasticidade de Young	16 GPa
Escala de Mohs	1,5
Dureza Brinell	38 MPa
Dureza Vickers	N / D
Ponto de fusão	327,5 °C
Ponto de ebulição	1740 °C
Condutividade térmica	35 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	28,9 µm/mK
Calor específico	0,13 J/gK
Calor de fusão	4.799 kJ/mol
Calor da vaporização	177,7 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	208
Suscetibilidade Magnética	−23e-6 cm3/mol

Aplicações de Chumbo

O metal de chumbo tem várias propriedades mecânicas úteis, incluindo alta densidade, baixo ponto de fusão, ductilidade e inércia relativa. O chumbo é amplamente utilizado para baterias de automóveis, pigmentos, munições, revestimento de cabos, pesos para levantamento, cintos de peso para mergulho, cristal de chumbo, proteção contra radiação e em algumas soldas. O maior uso de chumbo no início do século 21 é em baterias de chumbo-ácido. O chumbo nas baterias não sofre contato direto com humanos, portanto, há menos preocupações com a toxicidade. O chumbo é usado em cabos de alta tensão como material de revestimento para evitar a difusão de água no isolamento; esse uso está diminuindo à medida que o chumbo está sendo eliminado. Um chumbo é amplamente utilizado como um escudo gama. A principal vantagem da blindagem de chumbo está em sua compacidade devido à sua maior densidade. Por outro lado, o urânio empobrecido é muito mais eficaz devido ao seu Z mais alto.

 

 

Produção e Preço do Chumbo

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do chumbo puro estavam em torno de 15 $/kg.

A partir de 2014, a produção de chumbo está aumentando em todo o mundo devido ao seu uso em baterias de chumbo-ácido. Existem duas categorias principais de produção: primária de minérios extraídos e secundária de sucata. Em 2014, 4,58 milhões de toneladas vieram da produção primária e 5,64 milhões da produção secundária. Os três maiores produtores de concentrado de chumbo extraído naquele ano foram China, Austrália e Estados Unidos.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Chumbo

Força do Chumbo

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 Chumbo

A resistência à tração final do Chumbo é de 17 MPa.

Força de Cedência do Chumbo

O limite de escoamento do Chumbo é de 5,5 MPa.

Módulo de Elasticidade do Chumbo

O módulo de elasticidade de Young do Chumbo é de 5,5 MPa.

Dureza do Chumbo

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 chumbo é de aproximadamente 38 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 chumbo 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 chumbo tem uma dureza de aproximadamente 1,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Chumbo – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Chumbo 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 Chumbo

Propriedades Térmicas do Chumbo

Chumbo – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Chumbo é 327,5 °C.

O ponto de ebulição do Chumbo é 1740 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Chumbo – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Chumbo é de 35 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 Chumbo

O coeficiente de expansão térmica linear do chumbo é 28,9 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.

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

O calor específico do Chumbo é 0,13 J/g K.

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 Chumbo é 4,799 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Chumbo é 177,7 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.

Chumbo – 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 Chumbo

A resistividade elétrica do chumbo é 208 nΩ⋅m.

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

Suscetibilidade Magnética do Chumbo

A suscetibilidade magnética do chumbo é  -23e-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 chumbo em resposta a um campo magnético aplicado.