Ciências dos Materiais

Lista  de  exercício  –  Estrutura  Atômica  da  Matéria  14/4/14        
         
 1. Conceitue        e  discuta  brevemente  as  ligações  atômicas  (primárias).        

Ligações Primárias- iônica, covalente ou metálica, que são relativamente fortes

 2. Conceitue         e  discuta  brevemente as  ligações  moleculares  (ligações   secundarias).

Ligações Secundárias – Van der Waals e hidrogênio que são fracas.

  3. O que  são estruturas cristalinas? De exemplos que incluam os 3 tipos  de  ligação atômica.

O conceito de estrutura cristalina está relacionado à organização dos átomos de forma geométrica.

As moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de ligações, as direcionais, em que se incluem as covalentes e dipolo-dipolo e as não-direcionais em que estão as ligações metálica, iônica, van der Walls.

  4. Cite  as  5  principais  classes  de  materiais  e  sua  principais  propriedades.        

matérias metálicos (dúctil, resistência mecânica elevada, condutor elétrico, dureza)

matérias polímeros(dúctil, baixa resistência mecânica, baixa dureza, flexível)

 matérias cerâmicos(frágil, isolante térmico e elétrico, dureza elevada)

 matérias compósito (características especificas e propriedades desejáveis, ex:cimentos armado, polímeros com fibra de vidro, a madeira é um compósito natural)

materias semicondutores(material básico para produção de transistores )

  5. Explique  sucintamente  a  diferença  entre  materiais  isolantes  e  condutores.

O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais. Material condutor possui elétrons livres, já o isolante não possui, pois os elétrons são ligados fortemente ao núcleo atômico.

  6.Explique os materiais Magnéticos quanto  ao comportamento “hard”  e  “soft” e aplicações para cada tipo.        

 Os “Hard Magnetics”, ou materiais magnéticos duros, são os imãs  e caracterizam-se por apresentar força magnética permanente. Já os materiais “Soft Magnetics” ou materiais magnéticos moles são os que apresentam força magnética somente em presença de um campo magnético externo.

  7. Explique sucintamente  o  que  entende-­‐se  por  magnetostricção.        
 A magnetostricção é a propriedade dos materiais ferromagnéticos de se deformarem pela presença de um campo magnético externo.

  8. Explique sucintamente  o  que  entende-­‐se  por  piezo-­‐eletricidade.

Piezoeletricidade é a capacidade de alguns cristais gerarem tensão elétrica por resposta a uma pressão mecânica. Sendo interpretado como a produção de energia elétrica devido a compressão sobre determinados materiais.

  9.Explique a  relação  entre  modulo de  elasticidade, temperatura  de  fusão  e coeficiente  de expansão linear  dos  elementos  metálicos.        
CADERNO

  10. Explique  sucintamente  por  que uma  liga  de  Fe e  Cr  torna-­‐se  inoxidável  a  partir de uma certa porcentagem  de  Cr.

O Cr deposita-se na superfície do Fe e a partir de uma certa porcentagem torna-se uma espécie de isolante, impedindo a troca de ions entre o oxigênio do ar e o Fe, tornando-se inoxidável.(esta camada isolante chama-se filme de oxido de cromo)

        
 11. Explique por  que  os  óxidos  isolantes  fornecem  boa  proteção  contra  corrosão.        

Os óxidos isolantes estão oxidados, formando um filme sobre o material a que se quer tornar inoxidável, protegendo-o contra a corrosão.
 12. Quais  são  os  3 principais  tipos  de  estrutura  cristalinas  que  ocorrem nos metais.        

Cubo de face centrada(CFC)

Cubo de corpo centrado(CCC)

Hexagonal composto(HC)

  13. Explique  sucintamente  como  ocorre  a  deformação  plástica  nos  metais  cristalinos,  considerando  um  monocristal.        
O processo de deformação no qual a tensão e a deformação são proporcionais é chamado de deformação elástica. Num gráfico da tensão em função da deformação resulta em uma relação linear. A inclinação(coef. Angular) deste corresponte ao modulo de elasticidade. E este modulo pode ser considerado como sendo a rigidez. Quanto maior o modulo mais rígido será o material.

  14. Explique  sucintamente  a  discrepância  entre  a  resistência  teórica  e  a  real  dos  metais e  como  as  discordâncias  funcionam.        

Quando um material está sendo ensaiado sob uma tração segue-se a curva de tensão-deformação, após atingir o ponto de limite de resistência a tração, o material começa a encruar criando o chamado “pescoso”, após a área da secao vai diminuindo ate o rompimento. A resistência teórica leva em consideração apenas a seção reta original antes de qualquer deformação, já a resistência real, leva em consideração essa diminuição da área da região do pescoso.

Uma discordância é um defeiro linear ou unidirecional em torno do qual alguns átomos estão desalinhados. A deformação plástica corresponde ao movimento de grandes números de discordância.
 15. Cite  os  principais  defeitos  cristalinos  que  ocorrem  nos  metais.        

 Os defeitos cristalinos são imperfeições que ocorrem no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. Podem envolver irregularidades na “posição dos átomos” e no “tipo de átomos”.  Todos cristais reais apresentam inúmeros defeitos.

Defeitos Pontuais (associados com 1 ou 2 posições atômicas), vacâncias (lacunas); impurezas intersticiais e substitucionais. Defeitos Lineares, Discordâncias (deslocamentos). 

16. Explique por que os metais  são os  únicos  materiais  de  alto ponto  de fusão que apresentam  ductilidade  a  temperatura  ambiente.        

Os metais como tem uma nuvem de elétrons em volta devido apresentar ligações interatômicas do tipo metálica e uma ligação não direcional eles escorregam, (as ligações são moveis mesmo a baixa temperatura), assim tendo uma boa ductibilidade.