Ciencia e tecnologia dos materiais

Disciplina: Ciência e Tecnologia dos Materiais

Lista 4_Ciclo 1

1. O que é alotropia ou polimorfismo em ciência dos materiais? Cite 1 exemplo.

A propriedade que alguns elementos químicos possuem de existir em 2 ou mais formas moleculares diferentes, chamados de alótropos destes elementos, onde os átomos estão ligados de maneira diferente. Ex.: Carbono (grafite e diamante).

2. Quais critérios devem ser utilizados para a seleção de materiais.

Condições de operação, propriedades requeridas para tal aplicação, degradação que o material sofrerá em serviço, economicamente viável e reciclabilidade.

3. O tipo de ligação interatômica pode explicar as propriedades de um material. Desta forma, responda atentamente e resumidamente as questões abaixo sobre ligações interatômicas.

a) Diferencie ligação iônica x ligação covalente x ligação metálica

Iônica: Os elétrons de valência são transferidos entre átomos produzindo íons.

Covalente: Os elétrons de valência são compartilhados

Metálica: Os elétrons de valência são divididos por todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir.

b) Por que os íons (cátions e ânions) têm tamanhos diferentes?

Pois cátions doam elétrons (diminuindo seu raio) e ânions ganham elétrons (aumentando seu raio).

4. Calcule o raio de um átomo de irídio dado que o Ir possui uma estrutura cristalina CFC, uma densidade de 22,4 g/cm3, e um peso atômico de 192,2 g/mol. Resposta: 0,136 nm

 = 4 átomos/célula x 192,2 g/mol / (a0)3 x 6,02 x 1023 átomos/mol

22,4 g/cm3 = 768,8 / (4r/21/2)3 x 6,02 x 1023 átomos/mol

24,4 x (64r3/81/2) x 6,02 x 1023 = 768,8

3,05 x 1026r3 = 768,8

r3 = 2,52 x 10-24

r = 1,36 x 10-8cm = 1,36 x 10-10m = 0,136 nm

5. O cobre possui um raio atômico de 0,128nm (1,28 A), uma estrutura cristalina CFC, e um peso atômico de 63,5 g/mol. Calcule a sua densidade. Resposta: 8,89 g/cm3

r = 0,128 nm = 0,128 x 10-7cm

 = 4 átomos/célula x 63,5 g/mol / (a0)3 x 6,02 x 1023 átomos/mol

 = 254 / (4r/21/2)3 x 6,02 x 1023 átomos/mol

 = 254 / (4x(0,128x10-7)/21/2)3 x 6,02 x 1023 átomos/mol

 = 9 g/cm3

6. Calcule a densidade atômica linear L na direção [110] da rede

cristalina do cobre, em átomos por metro. O cobre é CFC e o parâmetro de rede é 0,361 nm.

L = 2 átomos na direção da linha / diagonal da face

L = 2 / a0 x 21/2

L = 2 / 0,361x10-9 x 21/2

L = 3,92 X 109 átomos/m

Resposta: