Exercícios - Materiais e Suas propriedades

• Quais as características do átomo de Bohr? E do modelo mecânico quântico?

No átomo de Bohr, os elétrons se movimentam em orbitais denominados camadas ou níveis, estes possuem um valor de energia próprio, mas não pode haver elétrons entre dois níveis de energia. Quando o elétron é excitado, ele passa de um nível de menor energia para um nível de maior energia, desde que absorva essa energia do meio de fora. Quando emite essa energia, pode voltar ao nível anterior. Para Bohr, a energia do elétron não varia de maneira contínua e sim quantificada. Apresenta limitações, não sendo suficiente para explicar vários acontecimentos ocorridos com os elétrons.

No Modelo mecânico quântico, o elétron apresenta características de onda e de partícula. O elétron se movimenta em um orbital discreto e a sua posição é apenas uma probabilidade de ser encontrado em algum lugar perto do núcleo.

• Qual a característica principal da eletronegatividade? Como se dividem os elementos dentro dessa característica?

A eletronegatividade é relacionada à atratividade dos átomos ou moléculas e o quanto estes atraem elétrons. Os elementos se dividem na tabela periódica da seguinte forma: aumenta da esquerda pra direita e de baixo para cima (de acordo com o aumento dos períodos e quanto maior o raio, maior a eletronegatividade por conta da pequena aproximação entre os elétrons e o núcleo do átomo). O elemento mais eletronegativo é o Flúor. F-O-N-CL e assim por diante.

• Quais são as características das ligações primárias (iônica, covalente e metálica)?

Iônica: Transferência de elétrons. Não direcional. Tem uma diferença grande de eletronegatividade, o que resulta na atração eletrostática de dois íons de cargas diferentes.

Covalente: Compartilhamento de elétrons de valência de átomos adjacentes. Direcional. Baixa diferença de eletronegatividade.

Metálica: Bom condutor de eletricidade e também de calor. Não direcional. Pode ser deformado de modo permanente. Só pode existir se for em um grande conjunto reunido de átomos.

• Quais as características mais importantes das ligações secundárias?

Possuem caráter não direcional – dá origem a sólidos com baixo grau de simetria devido a pequena intensidade das forças. São mais fracas do que as ligações primárias. Ocorrem atrações entre dipolos gerados pela assimetria das cargas. É mais evidente nos gases inertes (com estruturas eletrônicas estáveis e ligadas covalentemente). É parecida com as ligações iônicas, mas sem a transferência de elétrons.

• Como se classificam os materiais em função das ligações químicas? Quais as principais características de cada um deles?

Das diversas formas que os materiais podem ser classificados, a seguinte é a baseada na composição de cada um:

Metálicos – Composto de uma combinação de metais;opacos; tem muitos elétrons livres; com resistência mecânica de moderada a alta; alta tenacidade; Bons condutores elétricos e térmicos; Plasticidade moderada.

Cerâmicas- Composto de uma combinação de elementos metálicos e não-metálicos (óxidos, carbetos e nitretos); com ligações de caráter misto e iônico covalente; Corpos frágeis e duros; Isolantes térmicos e elétricos.

Polímeros- Composto de compostos orgânicos e massas moleculares grandes, as chamadas macro-moléculas; Bastante flexibilidade para a conformação do material; Tenacidade; Pouco resistente a baixas temperaturas e de baixa densidade.

Compósitos- Constituído por mais de um material: matriz e reforçador. Apresenta as melhores características de cada material utilizado.

• Defina sólidos cristalinos e sólidos amorfos.

Sólidos Cristalinos: é composto por átomos, íons e moléculas arranjados de forma periódica em três dimensões. Cada posição que é ocupada é repetida em grandes distâncias atômicas, é de longo alcance.

Sólidos Amorfos: é composto por átomos, íons e moléculas que não apresentam uma ordenação de longo alcance, e podem apresentar uma ordenação de curto alcance.

• Quais materiais podem apresentar estruturas cristalinas?

Praticamente todos os materiais da engenharia apresentam estruturas cristalinas, como os metais, cerâmicas, silicatos e uns tipos de polímeros. Os parâmetros que definem uma estrutura cristalina é a ordenação dos átomos de forma regular e repetitiva, dividida em 7 sistemas e 14 redes bravais.

• Qual modelo é utillizado para a determinação da estrutura cristalina?

A estrutura cristalina é como os íons, átomos e moléculas estão espacialmente arranjados.

Modelo de Esferas Rígidas: os átomos e os íons são representados como esferas de diâmetro fixo.

Reticulado: é um conjunto de pontos (átomos ou grupo de átomos), que se repetem com uma certa periodicidade no espaço tridimensional.

• Quais são os parâmetros que definem uma estrutura cristalina? Quais são os sistemas cristalinos possíveis para o arranjo cristalino espacial e quais são os reticulados de Bravais? Como é possível diferenciar essas estruturas?

Os parâmetros que definem uma estrutura cristalina é a ordenação dos átomos de forma regular e repetitiva, dividida em 7 sistemas e 14 reticulados bravais.

7 Sistemas Cristalinos: Cúbico (a=b=c; alfa=beta=sigma=90), Hexagonal(a=b=/c; alfa=beta=sigma=120), Tetragonal(a=b=/c; alfa=beta=sigma=90), Ortorrômbico(a=/b=/c; alfa=beta=sigma=90), Romboédrico(a=b=c; alfa=beta=sigma=/90), Monoclínico (a=/b=/c; alfa=sigma=90=/beta) e Triclínico(a=/b=/c; alfa=/beta=/sigma=/90).

14 Reticulados Bravais: CS, CCC, CFC, Tetragonal Simples, Tetragonal de corpo centrado, Ortorrômbica Simples, Ortorrômbica de corpo centrado, Ortorrômbica de base centrada, Ortorrômbica de face centrada, Romboédrica, Hexagonal, Monoclínica Simples, Monoclínica de base centrada e Triclínica.

• O que determina o número de coordenação? Como ele pode ser calculado e quais as possibilidades de arranjo?

NC é o número de vizinhos mais próximos na rede tridimensional, ou o número de ânions mais próximos para um cátion.