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Pequenas pepitas de ouro junto a uma moeda de quarto de dólar

Eles estão por todas as partes: ferramentas, panelas, latas de sardinha, fios de energia elétrica e até mesmo em pilhas e baterias. Na natureza, podem ser encontrados puros ou compondo diversos minerais. Alguns são preciosos. Outros, nem tanto. São os metais.

Desde a Pré-História, o ser humano vem buscando desenvolver ferramentas para ajudá-lo a realizar tarefas cotidianas. No Paleolítico, seu primeiro período, eram usados instrumentos feitos de madeira, ossos, chifres e pedras lascadas. No período conhecido como Neolítico, há menos de dez mil anos, as pessoas passaram a usar ferramentas feitas de pedras polidas. Mas a grande evolução veio com a Idade dos Metais, quando o ser humano começou a utilizar esse material nas suas atividades diárias.

Cerca de 4000 a.C., no Oriente Próximo, algumas sociedades começaram a desenvolver a metalurgia, ou seja, a manipulação de metais com a finalidade de construir objetos. A partir desse novo conhecimento, gradativamente, as ferramentas de pedra, ossos e madeiras começaram a ser substituídas por ferramentas mais resistentes, feitas de metal. Os metais passaram, então, a ter uma importância significativa na vida das pessoas.

Os metais constituem a maior parte dos elementos da tabela periódica. Quando estão na forma metálica, são conhecidos por possuírem propriedades características, como brilho e boa condutividade térmica e elétrica. Também podem ser forjados na forma de placas e de fios, no que se chama, respectivamente, maleabilidade e ductilidade.

Metais como o ouro, a prata e o cobre são conhecidos como metais de cunhagem, ou seja, metais de fabricação de moedas. Além disso, foram largamente usados em joias, adornos e objetos religiosos. Estes metais são encontrados na Terra na forma metálica. Por isso, foram os primeiros a ser utilizados em larga escala pela humanidade. Eles são chamados metais nobres, mas não por terem sangue azul ou um passado glorioso, mas por serem encontrados na natureza já na forma metálica.

Metais como ferro ou zinco, por sua vez, não são encontrados na Terra na forma metálica. Átomos de ferro e zinco compõem certos minerais, mas não como substâncias metálicas. Nesses minerais, ferro e zinco estão oxidados. É mais ou menos como dizer que todo o ferro da Terra já estava enferrujado quando chegamos. Porém, existem processos químicos que conseguem “desenferrujar” esses metais, ou seja, há reações químicas capazes de reverter a oxidação, dando como produto o metal.

O ferro já era obtido cerca de seis milênios atrás, no processo conhecido como redução térmica. Nesse processo, os minérios são aquecidos até altas temperaturas com um agente redutor (substância que provoca a redução, processo inverso da oxidação), geralmente o carbono, obtendo-se assim o metal em seu estado metálico. Este também é o caso do cobre, que, mesmo sendo encontrado na natureza como substância metálica, costuma ser obtido a partir de minerais de cobre, especialmente sulfetos, em processo químico.

Certos metais, como o alumínio, só foram descobertos a partir do século XIX. Isto porque eles só podem ser obtidos na forma metálica com o uso da eletricidade. Trata-se de metais muito reativos, que têm uma tendência muito forte de permanecer no estado oxidado. Nesses casos, não há nenhuma reação química direta que permita obter esses metais. O jeito é apelar para um processo chamado eletrólise.

Por exemplo, para a obtenção do alumínio no seu estado metálico, um mineral que tem átomos de alumínio, chamado bauxita, reage com hidróxido de sódio, formando hidróxido de alumínio. Este é aquecido e transformado no óxido de alumínio, a alumina. A última etapa do processo é a passagem de corrente elétrica por uma mistura de alumina e outras substâncias, a uma temperatura tão alta que essa mistura já é líquida. Nesse processo, os átomos de alumínio são forçados a receber os elétrons que completam sua nuvem eletrônica para permanecer no estado metálico.

Portanto, os átomos de metais podem ser encontrados de duas formas: no estado metálico, com a nuvem eletrônica completa, e no estado oxidado, estado em que perderam elétrons. Metais onde não se observa a tendência para que ocorra a oxidação são ditos nobres: é o caso do ouro e da platina.

Por outro lado, os metais que foram forçados a receber elétrons tendem a perdê-los novamente. Alguns metais, ao oxidar, se desmancham, formando um óxido poroso. É o caso do ferro, que forma a ferrugem ao entrar em contato com a água e o oxigênio do ar. Outros metais, como o alumínio, embora muito reativos, formam uma camada cristalina de óxido em sua superfície, o que impede o contato entre alumínio metálico e oxigênio do ar. Ou seja, a oxidação da superfície do alumínio acaba protegendo o restante da peça de alumínio.

Uma característica curiosa dos metais puros é que eles todos são macios. Mas, se eles são macios, por que os metais que encontramos no nosso dia a dia são tão resistentes? A resposta é que, em geral, não usamos metais puros, mas misturas de metais com outros elementos, conhecidas como ligas metálicas. Exemplos comuns de ligas metálicas são o aço, o bronze e o latão.

As ligas metálicas são formadas a partir da mistura de proporções definidas de metais com outros elementos químicos, metálicos ou não. O aço é ferro com um pequeno teor de carbono. O aço inoxidável é feito com ferro e cerca de 15% de crômio, o que deixa o material bem mais resistente à corrosão. O cobre forma latão quando misturado a até 40% de zinco, e cuproníquel quando misturado ao níquel. O bronze é formado pela adição de qualquer outro metal ao cobre, ou seja, exceto zinco e níquel. Outra liga bastante comum é a solda, feita com estanho e chumbo.

Outra aplicação prática dos metais é a sua combinação, não para formar ligas metálicas, mas para a obtenção de energia elétrica. Isso ocorre em estruturas chamadas pilhas. Nelas, dois metais são conectados através de uma solução saturada de íons, conhecida como ponte salina. O resultado é a perda de elétrons de um metal (oxidação) para o outro metal que receberá os elétrons (redução). Esse processo gera energia elétrica.

Existem também elementos químicos que se parecem com metais, mas não são classificados assim. Eles são conhecidos como metaloides ou semimetais. Quando puros, eles têm características intermediárias entre substâncias metálicas e não metálicas.

Os metais tiveram uma importância significativa no desenvolvimento da humanidade. Sua utilização em ligas metálicas possibilitou o desenvolvimento de novos materiais, melhores e mais resistentes. Nas pilhas, os metais permitiram o uso de energia elétrica em corrente contínua pela primeira vez. Por tudo isso, é fácil cravar: os metais são mais que meros elementos químicos. São parte da nossa História.