A Lista Defeitos em Cristais

Aula 14 – Defeitos em estruturas cristalinas

Lista de exercícios

1.Calcule o número de vacâncias por metro cúbico do ferro a 850 oC. A energia para formação de vacância é 1,08 eV/átomo. Além disso, a densidade e a massa molar do ferro são iguais a 7,65 g/cm3 e 55,85 g/mol, respectivamente.

2.Se o óxido cúprico (CuO) é exposto em atmosfera redutora a temperaturas elevadas, alguns íons Cu2+ tornam-se Cu+.

(a)Nessas condições, indique que defeitos cristalinos podem ocorrer mantendo a neutralidade de carga.

(b)Quantos íons Cu+ são necessários para criação de cada defeito?

(c)Como é possível expressar a fórmula química desse material não-estequiométrico?

3.Considerando o composto Al2O3, que defeitos pontuais podem existir tendo MgO como impureza? Quantos íons Al3+ devem ser adicionados para cada um desses defeitos?

4.Para entender os mecanismos de endurecimento, é importante conhecer a relação entre o movimento de discordâncias e o comportamento mecânico dos metais. Nessa relação, a capacidade de um material deformar-se plasticamente depende da capacidade das discordâncias se moverem. Sobre esse assunto, julgue se as afirmações a seguir são verdadeiras ou falsas.

a) ( ) Redução do tamanho de grão, solução sólida, deformação a frio são formas de dificultar o movimento das discordâncias.

b) ( ) A quantidade de discordâncias não é alterada durante a deformação plástica.

c) ( ) Os átomos de soluto tendem a se localizar junto às discordâncias para reduzir as tensões na estrutura cristalina.

d) ( ) Um material metálico com uma granulação maior apresenta uma menor área de contornos de grãos

Solução:

1)A determinação do número de vacâncias por metro cúbico do ferro a 1123 K requer a utilização da equação:

2)Para o composto Cu2+O2- em que uma pequena fração do cobre existe como Cu+, para cada Cu+ formado existe uma carga positiva a menos (ou uma carga negativa a mais). A fim de manter a neutralidade de carga, deve-se criar um Cu2+ intersticial ou uma vacância de O2-.

São necessários dois íons Cu+ para cada defeito.

A fórmula química para esse material não-estequiométrico é Cu1+xO ou CuO1-x, onde x corresponde a um valor muito pequeno.

3)Para cada Al3+ que substitui o Mg2+ no MgO, uma carga positiva é adicionada. Dessa forma uma carga positiva deve ser removida ou uma carga negativa deve ser adicionada. Cargas negativas são adicionadas pela formação de O2- intersticial, que é um processo pouco favorável. Cargas positivas são removidas pela formação de vacâncias de Mg2+, de forma que uma vacância de magnésio deve ser formada para cada dois íons Al3+ adicionados.

4) a) (V) Redução do tamanho de grão, solução sólida e deformação a frio são os principais mecanismos de endurecimento (aumento de resistência).

b) (F) A deformação