Chama-se liga o processo pelo qual dois ou mais elementos, geralmente metálicos, são combinados em uma única unidade que adquire as propriedades de ambos. Por exemplo: aço, bronze, ouro branco, vitallium.
As ligas são normalmente consideradas misturas homogêneas, uma vez que os átomos dos componentes combinados não produzem (exceto em casos raros) reações químicas que formem um novo composto químico.
Normalmente, as substâncias usadas nas ligas são metálicas (ferro, alumínio, cobre, chumbo), mas um elemento metálico também pode ser combinado com um elemento não metálico (carbono, enxofre, arsênico, fósforo). É importante esclarecer que, pelo menos, um elemento sempre deve ser metálico para que uma liga seja formada.
O material resultante da mistura sempre tem características metálicas (brilha, conduz calor e eletricidade, tem mais ou menos dureza, mais ou menos maleabilidade, mais ou menos ductilidade), modificadas ou reforçadas pela adição da outra substância.
- Veja também: Materiais dúcteis
Tipos de ligas
Geralmente, as ligas são diferenciadas com base na predominância de um elemento sobre os demais (por exemplo, ligas de cobre). O elemento base é aquele que está presente em maior quantidade na liga, enquanto o(s) elemento(s) de liga são aqueles que estão presentes em quantidades menores.
São também classificadas de acordo com o número de elementos envolvidos na mistura:
- Binárias. São compostas por dois elementos (o elemento de base e o elemento de liga).
- Ternárias. São compostas por três elementos (o elemento de base e dois elementos de liga).
- Quaternárias. São compostas de quatro elementos (o elemento de base e três elementos de liga).
- Complexas. São compostas por cinco ou mais elementos (o elemento de base e quatro ou mais elementos de liga).
É possível fazer também uma distinção entre ligas pesadas e leves, de acordo com as propriedades da substância metálica de base. Por exemplo: as ligas de alumínio são leves, mas as ligas de ferro são pesadas.
As propriedades das ligas
As propriedades específicas de cada liga dependem não só dos elementos envolvidos na mistura, mas também da proporção entre eles. As propriedades de uma liga são diferentes das de seus elementos individualmente.
Ao adicionar mais material de liga, certas características do material de base serão modificadas ainda mais, em detrimento de outras. Esta proporção, dependendo da liga, pode variar de porcentagens muito pequenas (0,2 a 2%) a porcentagens muito mais perceptíveis na mistura.
Exemplos de ligas
- Aço. Esta liga é essencial para o setor de construção, pois é usada para fabricar vigas ou suportes para verter concreto. Trata-se de um material resistente e maleável, produzido pela liga de ferro e carbono, principalmente, embora também possa conter silício, enxofre e oxigênio em proporções ainda menores. A presença de carbono torna o ferro mais resistente à corrosão e, ao mesmo tempo, mais quebradiço, razão pela qual raramente ultrapassa uma porcentagem muito pequena. Conforme a presença desse último elemento, obtém-se toda uma gama de aços utilizáveis.
- Latão. É um material amplamente utilizado na indústria de recipientes, especialmente para alimentos não perecíveis, e em tubulações e torneiras domésticas. Obtido a partir da liga de cobre e zinco, é altamente dúctil e maleável e brilha facilmente quando polido. Conforme a proporção entre os elementos, é possível obter variantes com diferentes propriedades: mais ou menos resistentes à ferrugem, mais ou menos frágeis, etc.
- Bronze. Teve um papel muito importante na história da humanidade, como material para a fabricação de ferramentas, armas e objetos cerimoniais. Muitos sinos foram feitos com esse material, bem como muitas moedas, medalhas, estátuas patrióticas e vários utensílios domésticos, aproveitando sua enorme maleabilidade e o fato de ser mais barato do que o cobre e o estanho.
- Aço inoxidável. Esta variante do aço comum (aço carbono) é valorizada por sua extrema resistência à corrosão, o que a torna ideal para a fabricação de utensílios de cozinha, peças automotivas e instrumentos médicos. Para obter esse metal, o cromo, o níquel, o molibdênio e o tungstênio são usados em liga com o aço.
- Amálgama. Em desuso devido ao seu teor de mercúrio, que o torna levemente tóxico para o corpo humano, este preenchedor de metal costumava ser usado como selante dentário pelos dentistas. É a liga de prata, estanho, cobre e mercúrio em uma substância pastosa que endurece quando seca.
- Duralumínio. É uma liga leve e forte, que combina as propriedades do alumínio com as do magnésio, manganês, silício e cobre. Seu uso se dá na indústria aeronáutica e em outras que exigem um material leve, maleável e resistente à ferrugem.
- Peltre. Produto da liga de cobre, chumbo, estanho e antimônio, é uma substância amplamente utilizada na fabricação de utensílios de cozinha (copos, pratos, panelas etc.) devido à sua extrema leveza e condução de calor. É muito maleável, uma propriedade que recebe da elasticidade única do chumbo.
- Ouro branco. Muitas joias e objetos ornamentais são feitos com o que é conhecido como ouro branco: um metal muito lustroso, brilhante e precioso obtido pela liga de ouro, níquel, paládio ou manganês. É ideal para fazer joias mais leves do que o ouro puro e também permite que menos metal precioso seja usado, resultando em objetos mais econômicos.
- Magnálio. É uma liga muito procurada pelos setores automotivo e de enlatados porque, apesar de sua baixa densidade, tem dureza, tenacidade e resistência à tração. É obtido por meio da liga de alumínio com um teor de magnésio (apenas 10%).
- Liga wood. Esta liga recebeu esse nome em homenagem ao dentista Barnabas Wood, seu inventor, e é uma liga de 50% de bismuto, 25% de chumbo, 12,5% de estanho e 12,5% de cádmio. Apesar de sua toxicidade (devido ao chumbo e ao cádmio que contém), é usada na fusão e na soldagem e libera gases que não se deve inalar. No entanto, atualmente existem alternativas menos tóxicas disponíveis para uso.
- Metal de Field. Esta liga de bismuto (32,5%), índio (51%) e estanho (16,5%) torna-se líquida a 60°C, por isso é usada para moldagem industrial e prototipagem, ou como substituto não tóxico da liga wood.
- Galinstan. É uma liga de gálio, índio e estanho, uma das ligas destinadas a substituir o uso de ligas de mercúrio (tóxicas). É líquida à temperatura ambiente e é mais reflexiva e menos densa que o mercúrio. Também tem aplicações como refrigerante.
- Metal rosa. É uma liga muito usada em soldagem e fusão. É composta de bismuto (50%), chumbo (25%) e estanho (25%).
- NaK. Esta liga de sódio (Na) e potássio (K) é uma substância altamente oxidante, capaz de liberar grandes quantidades de energia térmica (exotérmica). Alguns gramas em contato com o oxigênio no ar são suficientes para causar um incêndio. Mesmo assim, esta liga é líquida em temperatura ambiente e é usada como catalisador, refrigerante ou dessecante industrial.
- Vitallium. É uma liga refratária de cobalto (65%), cromo (25%) e molibdênio (6%), além de outros elementos minoritários (ferro, níquel). Foi desenvolvida pela primeira vez em 1932 e é muito útil devido ao seu peso leve e à extrema resistência à corrosão e à temperatura.
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