A química que dá vida aos metais

Entre os muitos metais e ligas utilizados pela indústria metalúrgica, o aço destaca-se por ser o material mais usado em edifícios, pontes, equipamentos industriais e grandes obras públicas. Em 2025 foram produzidas no mundo cerca de 1,9 mil milhões de toneladas de aço, segundo a World Steel Association. É, por isso, um bom exemplo para perceber como a química influencia o desempenho dos materiais metálicos.

Mas, antes de existir aço, é preciso obter o ferro. Como este metal se encontra normalmente combinado com outros elementos nas rochas de onde é extraído, a sua produção envolve reações químicas que permitem separá-lo dessas substâncias.

A partir desse ferro, produz-se o aço. No entanto, “aço” não designa uma substância única. É uma liga constituída sobretudo por ferro e menos de 2% de carbono, à qual podem ser adicionados outros elementos em proporções rigorosamente controladas.

É essa composição química que determina as propriedades do material. Pequenas variações na quantidade ou no tipo de elementos presentes alteram a forma como os átomos se organizam e interagem entre si, modificando características como a dureza, a resistência mecânica ou a resistência à corrosão.

Por isso, conforme a aplicação pretendida (por exemplo, carris, ferramentas, edifícios, pontes ou equipamentos industriais), diferentes elementos são adicionados. Por exemplo, o carbono aumenta a dureza e a resistência; o crómio melhora a resistência à corrosão; o níquel contribui para a tenacidade; e o molibdénio reforça o desempenho em ambientes agressivos ou a temperaturas elevadas.

Uma superfície pronta para ser protegida

A química volta a entrar em cena antes da pintura, da galvanização ou da aplicação de outros revestimentos, fases em que a superfície do metal tem de estar completamente limpa. Durante o fabrico, formam-se óxidos e outros resíduos que dificultam a aderência dos tratamentos seguintes.

Uma das técnicas mais utilizadas para remover essas impurezas é a decapagem ácida. Na indústria siderúrgica, este processo recorre frequentemente ao ácido clorídrico, um dos produtos fabricados pela Bondalti em Portugal. O composto reage com os óxidos de ferro e transforma-os em sais solúveis, que podem ser removidos, deixando a superfície preparada para a etapa seguinte.

O processo exige controlo da concentração, da temperatura e do tempo de contacto. Uma decapagem insuficiente deixa óxidos na superfície; uma exposição excessiva pode atacar o metal de base. O ácido não funciona, portanto, como um simples produto de limpeza: participa numa operação química calibrada, decisiva para a qualidade do revestimento aplicado posteriormente.

Controlar reações que não param

Depois de entrar ao serviço, o metal continua a reagir com o meio. E quando entra em contacto com água, oxigénio ou sais presentes no ambiente, podem ocorrer reações químicas e eletroquímicas que provocam a sua degradação. É esse fenómeno que conhecemos por corrosão.

Embora seja um processo natural, o seu impacto económico está longe de ser irrelevante. Segundo o estudo mais abrangente realizado sobre esta matéria e que ainda hoje serve de referência, designado IMPACT e promovido pela NACE International (atualmente integrada na Association for Materials Protection and Performance – AMPP), a corrosão representa um custo global estimado em 2,5 biliões de dólares por ano, valor que, no ano da obtenção dos dados (2013), correspondia a 3,4% do PIB mundial.

Também aqui a solução assenta na química. Uma das estratégias de prevenção da corrosão consiste em impedir que o metal entre em contacto com a água e o oxigénio, através de tintas ou outros revestimentos protetores.

Noutros casos, a própria composição do material cria essa proteção. No aço inoxidável, por exemplo, o crómio forma à superfície uma película extremamente fina, que dificulta a progressão da corrosão.

A galvanização segue um princípio diferente: o aço é revestido com zinco, um metal que reage mais facilmente com o ambiente e, desse modo, protege o ferro presente no aço, mesmo quando o revestimento sofre pequenos danos.

Em algumas estruturas, como condutas enterradas ou plataformas marítimas, utiliza-se ainda a proteção catódica, um sistema que faz com que outro metal se corroa, preservando a estrutura principal.

Todas estas soluções assentam no mesmo princípio: compreender como os materiais reagem ao meio envolvente e utilizar esse conhecimento para controlar as reações.

Da composição de uma liga à última camada protetora, a durabilidade das estruturas metálicas depende de uma sucessão de decisões químicas que as preparam para resistir ao tempo, ao ambiente e às exigências da utilização. Quando atravessamos uma ponte ou entramos num edifício, não confiamos apenas na resistência do metal, mas também na ciência que a tornou possível.