A Ciência dos Materiais

ATIVIDADE 2

1. Descrever suscintamente as características que diferem os quatro tipos de materiais básicos do ponto de vista atômico, das suas propriedades e aplicações.

Os quatro tipos de materiais existentes são: compósitos, metálicos, cerâmicos e poliméricos. Existem distintas características que diferenciam os quatro tipos de materiais básicos são, destacando-se de maneira inicial a distribuição espacial dos átomos e os tipos de ligações.  Os tipos de ligações são responsáveis por conferir aos materiais características de resistência mecânica, maleabilidade, condutividade elétrica, ductilidade e condutividade térmica.  Quanto à distribuição espacial dos átomos existem as conformações cristalinas e as amorfas. As estruturas amorfas apresentam estrutura de átomos desordenada. Nas estruturas cristalinas, os átomos estão organizados de forma regular e repetitiva. As estruturas cristalinas podem ser diferidas pelo tipo de célula unitária (existem 7 tipos); pelo arranjamento dos átomos dentro das células unitárias, forma geométrica da estrutura e raio atômico e quantidade de estruturas cristalinas apresentando ou não polimorfismo.

De acordo com as características de seus átomos, de suas conformações, ligações e interações, os materiais podem apresentar diferentes valores de resistência mecânica, maleabilidade, condutividade elétrica, ductilidade e condutividade térmica, que são fatores decisivos na determinação de aplicação e uso dos materiais. De acordo com a necessidade de uso de algum material, a definição do mesmo se dá a partir da avaliação de suas características.

Os materiais compósitos possuem em sua composição dois ou mais materiais, e, apresentam duas fases, sendo elas a matriz com material continuo e disperso com fibras. Os materiais metálicos podem se classificados como ferrosos e não ferrosos,;possuem estrutura cristalina, são bons condutores energia e de temperatura; apresentam grande resistência e são deformáveis. Os cerâmicos podem ser metálicos ou não metálicos, como óxidos, nitretos e carbetos; são isolantes de energia e temperatura; apresentam grande resistência mecânica e são frágeis. Por fim, os poliméricos são constituídos de materiais orgânicos, apresentam baixa condutividade elétrica e baixa densidade.

1. Citar quatro tipos de materiais avançados, e para cada um deles defina as suas características distintas.

Os materiais avançados podem ser, por exemplo, eletrônicos, inteligentes, cerâmicos, metálicos e nanomateriais.

Como material eletrônico tem-se como exemplo as telas de computadores e ímãs permanentes, que são materiais feitos através da tecnologia, que possibilita a criação de materiais menos tóxicos, com menor custo e boas propriedades. 

Os materiais inteligentes são materiais que tem como características a sensibilidade e a resposta a estímulos externos (luz, tensão, energia elétrica, temperatura, umidade, etc.), podendo alterar suas características, estruturas, propriedades e funções.

Os materiais cerâmicos podem ser aplicados na construção de motores mais potentes, que não “fervem” facilmente, e também de bombas de combustível melhores, que aguentam pressões mais elevadas. Existem diversas vantagens desses materiais, sendo elas: menor tamanho, menor peso, fácil integração à tecnologia do circuito, baixa voltagem de operação, alta velocidade e possibilidade de fabricação de estruturas em nível microscópico.

Os metálicos podem ser representados pelos vidros metálicos, que possuem propriedades como plasticidade e alta resistência mecânica. Como exemplo de emprego, tem-se, por exemplo, o uso em aeronaves e carcaças de equipamentos eletrônicos.

As nanofibras são materiais que possuem dimensões menores do que 100 nm. Eles podem ser metálicos, cerâmicos, poliméricos, compósitos, eletrônicos, orgânicos, etc. Por exemplo, tem-se as nanofibras de celulose, que são fibras que apresentam dimensões muito reduzidas e estão presentes em itens como: fibras têxteis, revestimentos e embalagens e eletrônica orgânica. Elas servem como reforço de polímeros usados em bens de consumo.

1. Calcular a massa atômica e o número de nêutrons para os seguintes elementos químicos: K, Mo, Pt, Hg, P.

1. K

1. Massa atômica do K

[pic 1]

[pic 2]

1. Número de nêutrons do K

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1. Mo

1. Massa atômica do Mo

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1. Número de nêutrons do Mo

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1. Pt

1. Massa atômica do Pt

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1. Número de nêutrons do Pt

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1. Hg

1. Massa atômica do Hg

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

1. Número de nêutrons do Hg

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[pic 17]

1. P

1. Massa atômica do P

Só existe o fósforo na natureza, com 100% de ocorrência, então sua massa é 30,97 u.

1. Número de nêutrons do P

[pic 18]

[pic 19]

1. Fazer o diagrama de Linus Pauling e a distribuição eletrônica para os seguintes elementos químicos: K, Mo, Pt, Hg, P.

1. K

                                        1s²

                                        2s²    [pic 20]

                                        3s²   [pic 21]

                                        4s¹                                        

1. Mo

                                        1s²

                                        2s²    [pic 22]

                                        3s²       [pic 23][pic 24]