Titânio

O titânio é um elemento químico de símbolo Ti, número atômico 22 (22 prótons e 22 elétrons) com massa atômica 47,90 u. Trata-se de um metal de transição leve, forte, cor branca metálica, lustroso e resistente à corrosão, sólido na temperatura ambiente. O titânio é muito utilizado em ligas leves em pigmento preto.

É um elemento que ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Apresenta inúmeras aplicações como metal de ligas leves na indústria aeronáutica, aeroespacial e outras.

Este metal foi descoberto na Inglaterra por William Justin Gregor em 1791, a partir do mineral conhecido como ilmenita.

O titânio é um elemento metálico muito conhecido por sua excelente resistência à corrosão (quase tão resistente quanto a platina) e por sua grande resistência mecânica. Possui baixa condutividade térmica e elétrica. É um metal leve, forte e de fácil fabricação com baixa densidade (40% da densidade do aço). Quando puro é bem dúctil e fácil de trabalhar. O ponto de fusão relativamente alto faz com que seja útil como um metal refratário. Ele é tão forte quanto o aço, mas 45% mais leve. É 60% mais pesado que o alumínio, porém duas vezes mais forte. Tais características fazem com que o titânio seja muito resistente contra os tipos usuais de fadiga. Esse metal forma uma camada passiva de óxidoquando exposto ao ar, mas quando está em um ambiente livre de oxigênio ele é dúctil. Ele queimaquando aquecido e é capaz de queimar imerso em nitrogênio gasoso. É resistente à dissolução nos ácidos sulfúrico e clorídrico, assim como à maioria dos ácidos orgânicos.

Experimentos têm mostrado que titânio natural se torna notavelmente radioativo após ser bombardeado por deutério, emitindo principalmente pósitrons e raios gama. O metal é dimórfico com a forma hexagonal alfa mudando para um cúbico beta muito lentamente por volta dos 800 °C. Quando incandescente ele se combina com oxigênio, e ao alcançar 550 °C é capaz de combinar com o cloro.

Quanto à fabricação do titânio metálico, existem atualmente seis tipos de processos disponíveis: "Kroll", "Hunter", redução eletrolítica,redução gasosa, redução com plasma e redução metalotérmica. Dentre estes, destaca-se o processo Kroll, que é o responsável, até hoje, pela maioria do titânio metálico produzido no mundo ocidental.

Na forma de metal e suas ligas, cerca de 60% do titânio são utilizados nas indústrias aeronáuticas e aeroespaciais, sendo aplicados na fabricação de peças para motores e turbinas, fuselagem de aviões e foguetes.

Titânio
Escândio ← Titânio → Vanádio 22 Ti ↑ Ti ↓ Zr Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
prateado
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Titânio, Ti, 22
Série química	metais de transição
Grupo, período, bloco	4 (IVB), 4, d
Densidade, dureza	4507 kg/m3, 6
Propriedade atómicas
Massa atômica	47,867(1) u
Raio atómico (calculado)	140 (176) pm
Raio covalente	136 pm
Configuração electrónica	[Ar] 3d2 4s2
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 10, 2
Estado(s) de oxidação	4 (anfótero)
Estrutura cristalina	hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	1941 K
Ponto de ebulição	3560 K
Entalpia de fusão	15,45 kJ/mol
Entalpia de vaporização	421 kJ/mol
Pressão de vapor	0,49 Pa a 1933 K
Velocidade do som	4140 m/s a 20 °C
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	1,54
Calor específico	520 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	2,34×106 S/m
Condutividade térmica	21,9 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	658,8 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1309,8 kJ/mol
3º Potencial de ionização	2652,5 kJ/mol
4º Potencial de ionização	4174,6 kJ/mol
5º Potencial de ionização	9581 kJ/mol
6º Potencial de ionização	11533 kJ/mol
7º Potencial de ionização	13590 kJ/mol
8º Potencial de ionização	16440 kJ/mol
9º Potencial de ionização	18530 kJ/mol
10º Potencial de ionização	20833 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 44Ti sintético 63 anos ε 0,268 44Sc 46Ti 8,0% estável com 24neutrões 47Ti 7,3% estável com 25neutrões 48Ti 73,8% estável com 26neutrões 49Ti 5,5% estável com 27neutrões 50Ti 5,4% estável com 28neutrões
INPC - Instituto de Pesquisas Científicas

Silício

O silício (latim: silex, sílex ou "pedra dura") é um elemento químico de símbolo Si de número atômico 14 (14 prótons e 14 elétrons) commassa atómica igual a 28 u. À temperatura ambiente, o silício encontra-se no estado sólido. Foi descoberto por Jöns Jacob Berzelius, em1823. O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, perfazendo mais de 28% de sua massa.1 Aparece na argila,feldspato, granito, quartzo e areia, normalmente na forma de dióxido de silício (também conhecido como sílica) e silicatos (compostos contendo silício, oxigênio e metais). O silício é o principal componente do vidro, cimento, cerâmica, da maioria dos componentes semicondutores e dos silicones, que são substâncias plásticas muitas vezes confundidas com o silício.

Pertence ao grupo 14 ( IVA ) da Classificação Periódica dos Elementos. Se apresenta na forma amorfa e cristalina; o primeiro na forma de um pó pardo mais reativo que a variante cristalina, que se apresenta na forma octaédrica de coloração azul grisáceo e brilho metálico.

Silício
Alumínio ← Silício → Fósforo C 14 Si ↑ Si ↓ Ge Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
cinza azulado escuro Silício policristalino Linhas espectrais do silício
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Silício, Si, 14
Série química	semimetais
Grupo, período, bloco	14 (IVA), 3, p
Densidade, dureza	2330 kg/m3, 6,5
Propriedade atómicas
Massa atômica	28,0855(3) u
Raio atómico (calculado)	111 pm
Raio covalente	111 pm
Raio de Van der Waals	210 pm
Configuração electrónica	[Ne] 3s2 3p2
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 4
Estado(s) de oxidação	+3, 1 (óxido anfótero)
Estrutura cristalina	cúbico de faces centradas
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	1687 K
Ponto de ebulição	3538 K
Entalpia de fusão	50,55 kJ/mol
Entalpia de vaporização	384,22 kJ/mol
Velocidade do som	8433 m/s a 20 °C
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	1,90
Calor específico	700 J/(kg·K)
Condutividade térmica	148 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	786,5 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1577,1 kJ/mol
3º Potencial de ionização	3231,6 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 28Si 92,23% estável com 14 neutrões 29Si 4,67% estável, com 15 neutrões 30Si 3,1% estável, com 16 neutrões 32Si sintético
INPC - Instituto de Pesquisas Científicas

Nanotubo de Carbono

     Os Nanotubos de Carbono ou NTC (em inglês: Carbon nanotubes ou CNTs) são alótropos do carbono com uma nanoestrutura cilíndrica. Os nanotubos foram construídos com diâmetro de comprimento na proporção de 132.000.000:1, significativamente maior do que para qualquer material. Estes cilíndros de moléculas de carbono possuem propriedades incomum e que são de altíssimo valor no campo da nanotecnologia,eletrônica, óptica e outros campos tecnológicos da ciência dos materiais . Particularmente, devido as suas extraordinárias propriedades decondução térmica, mecânica e elétrica, os nanotubos de carbono podem ter aplicações que possibilitem inúmeras melhorias nas estruturas dos materiais.

    Nanotubos são membros da familia estrutura do fulereno, que também inclui o esférico buckyballs, e as extremidades dos nanotubos podem ser cobertas com um hemisfério de estruturas de buckyball. Seu nome deriva do seu formato, uma estrutura oca com paredes formadas por um átomo de espessura da folha de carbono, chamados grafeno. Estas folhas são enroladas em momentos especificos com ângulos discretos quiral, e a combinação do ângulo de rolamento e raio decide a propriedade do nanotubo; por exemplo, se a folha de nanotubos individual é um metal ousemicondutor. Nanotubos são categorizados como Nanotubos de parede única do inglês (Single-Walled Nanotubes (SWNTs)), que são os Nanotubos de Carbono e os nanotubos de múltiplas paredes, do inglês (Multi-Walled Nanotubos (MWNTs)). Naturalmente, nanotubos individuais alinham-se em "fios", esse fenômeno explicado pelas Forças de Van der Waals.

   A química quântica aplicada, especificamente, a hibridação do orbital descreve melhor a ligação química em nanotubos. A ligação química dos nanotubos é composta inteiramente de orbitais com hibridização sp, semelhante as ligações do grafite, tendo assim um orbital p livre para serem feitas ligações π. Essas ligações que são mais fortes do que as ligações σ de hibridização sp que são encontradas em alcanos, provendo aos nanotubos uma resistência mecânica única.

Novos estudos do INPC abordará o assunto Nanotecnologia.

Uma pequena parte sobre o assunto:

O que é nanotecnologia?

Ela está presente onde você menos imagina e graças a ela existem os computadores atuais. Saiba mais sobre esta tecnologia avançada.

Bem, a nanotecnologia é aplicada em mais de 800 produtos atualmente, contudo, vamos nos ater apenas aos que mais interessam. Como somos um site de tecnologia, não poderíamos deixar de falar do principal componente onde a nanotecnologia é utilizada: o computador. Os processadores de computador são, provavelmente, os componentes eletrônicos que mais se utilizam da nanotecnologia. No atual mercado encontram-se processadores de 45nm, os quais possuem uma tecnologia muito avançada para poder trabalhar em alta velocidade. Evidentemente, o processador não tem dimensões em nanômetros, mas as peças dentro dele são desta escala minúscula.

Um dos artigos falava sobre o Memristor, o novo componente da eletrônica que deve utilizar a tecnologia para modificar totalmente o sistema de armazenamento e de memória dos computadores.

A nanotecnologia é o estudo de manipulação da matéria numa escala atômica e molecular. Geralmente lida com estruturas com medidas entre 1 a 100 nanômetros em ao menos uma dimensão, e incluí o desenvolvimento de materiais ou componentes e está associada a diversas áreas (como amedicina, eletrônica, ciência da computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais) de pesquisa e produção na escala nano (escala atômica). O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos (os tijolos básicos da natureza). É uma área promissora, mas que dá apenas seus primeiros passos, mostrando, contudo, resultados surpreendentes (na produção de semicondutores, Nanocompósitos, Biomateriais, Chips, entre outros). Criada no Japão, a nanotecnologia busca inovar invenções, aprimorando-as e proporcionando uma melhor vida ao homem.

Um dos instrumentos utilizados para exploração de materiais nessa escala é o Microscópio eletrônico de varredura, o MEV.

O objetivo principal não é chegar a um controle preciso e individual dos átomos, mas elaborar estruturas estáveis com eles.

Existe muito debate nas implicações futuras da nanotecnologia,(implications of nanotechnology), pois os desafios são semelhantes aos de desenvolvimentos de novas tecnologias, incluindo questões sobre a toxidade e impactos ambientais dos nanomateriais, e os efeitos potenciais na economia global, assim como a especulação sobre cenários apocalípticos,(doomsday scenarios). Essas questões levaram ao debate entre grupos e governos a respeito de uma regulação sobre nanotecnologia

O que é um nanômetro?

Na verdade, um nanômetro é uma medida como outra qualquer. Assim como você já deve conhecer o centímetro, o metro e o quilômetro, agora está na hora de ser apresentado ao nanômetro. Explicar com palavras o que é um nanômetro é simples, basta dizer que ele equivale a um bilionésimo de metro, mas isso não explica realmente o que é o nanômetro. Por isso, elaboramos uma imagem que dá uma ideia do quão pequeno é o nanômetro, confira.

Imagine se pudéssemos aumentar medidas numa mesma proporção. Ao aumentar o nanômetro ele deveria ficar com o tamanho de uma bola de futebol. Em compensação, uma moeda de 1 centavo (que mede aproximadamente 1,7cm) seria maior do que a Lua. Ou seja, a relação entre um nanômetro e uma moeda de 1,2 cm, seria o mesmo que comparar uma bola de futebol com a Lua. Fantástico, não é mesmo?

Através desta comparação, fica bem claro o porquê da alta complexidade ao se trabalhar na escala de nanômetros. Essa tecnologia só existe em laboratórios e indústrias com equipamentos de alta precisão, afinal, são necessárias máquinas muito precisas para trabalhar com componentes tão pequenos, os quais são invisíveis aos nossos olhos.

Por que nanotecnologia?

Como é possível visualizar, o nanômetro não é uma partícula ou um componente da eletrônica, mas é apenas uma mera forma de medida. O nome nanotecnologia foi escolhido em decorrência do pequeno tamanho de vários itens utilizados para a construção de componentes inteligentes e de alta tecnologia. O nome nanotecnologia já foi citado há muito tempo atrás, quando os cientistas ainda estavam sonhando com algo de um tamanho tão minúsculo.

O termo “nanotecnologia” foi criado e definido pela Universidade Científica de Tóquio, no ano de 1974. Entre 1980 e 1990 muitas outras teorias foram elaboradas em cima da definição básica criada por um professor da Universidade de Tóquio. Finalmente, no ano de 2000 a nanotecnologia começou a ser desenvolvida em laboratórios e as pesquisas em cima desta tecnologia aumentaram significativamente, tanto que hoje ela é o centro das atenções em várias áreas da Ciência.

Como começou a nanotecnologia?

A primeira vez em que se falou em nanotecnologia já faz muito tempo. Um físico chamado Richard Feynman comentou em Dezembro de 1959 sobre um breve conceito desta tecnologia. Ele comentou a respeito do poder de manipulação de átomos e moléculas, algo que resultaria em componentes tão pequenos, que o homem nem poderia ver.

Onde é aplicada esta tecnologia?

Além dos processadores, as placas de vídeo têm vários componentes nanoscópicos. Tanto NVIDIA como ATI possuem processadores gráficos (os famosos GPUs) elaborados com tecnologia nano. Vale frisar que cada novo modelo que sai, os GPUs ficam mais poderosos e ao mesmo tempo, tendem a utilizar uma tecnologia nano em menor escala. Algumas placas utilizam nanotecnologia de 90nm, já as placas mais modernas utilizam 55nm ou até menos.

Os vídeos games possuem tantos componentes internos, e tudo cabe em um espaço tão pequeno, que provavelmente se não fosse utilizada a nanotecnologia em vários desses componentes, eles seriam caixas enormes e pesadas. Graças aos componentes nanotecnológicos, os vídeo games tornaram-se incríveis e são verdadeiras plataformas de entretenimento.

A nanotecnologia continuará existindo?

Sem dúvida alguma esta tecnologia não deve desaparecer com facilidade, afinal, ela ainda não foi totalmente explorada. Um site já divulgou inclusive dois artigos sobre futuros componentes que serão criados com nanotecnologia e que devem revolucionar a informática e a eletrônica.

O segundo artigo mostrou o novo processador que a Intel está desenvolvendo, o qual deve trabalhar na escala de 22nm. Este novo processador ainda é apenas um projeto e está sendo desenvolvido aos poucos nos laboratórios da maior empresa de processadores do mundo. O novo CPU deve trazer 32 núcleos, um exagero no momento, mas certamente algo que será muito útil no futuro.

Em quais outras áreas a nanotecnologia pode ser útil?

Evidentemente, esta tecnologia não foi criada somente para ajudar na informática, mas para revolucionar de maneira geral em qualquer área onde fosse necessário. Atualmente, pode-se relatar a aplicação da nanotecnologia na Medicina, na Química, na Física quântica, nas indústrias que criam protótipos aeroespaciais, refinarias e muitas tantas outras áreas.

Na medicina, por exemplo, temos como exemplo aparelhos para diagnosticar determinadas doenças, as quais não podem ser detectadas apenas com base em sintomas e exames comuns. Além disso, a nanotecnologia é muito utilizada para criar remédios, afinal, trabalhar com componentes químicos de tamanho tão pequeno, exige uma tecnologia minúscula o suficiente.

Este artigo foi apenas uma introdução a nanotecnologia, pois caso fôssemos abordar o assunto com detalhes e explicações complexas, não caberia tudo em apenas uma página. Você já conhecia a nanotecnologia? Ficou maravilhado em saber sobre sua existência nos computadores? Comente a respeito, sua opinião é importante.

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