Materias E Construção

FACULDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL

UNIDADE: FACULDADE ANCHIETA

ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

ATIVIDADE AVALIATIVA -1º BIMESTRE

TEMA: ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA

1.Resumo Estrutura Atômica e Ligação Interatômica

INTRODUÇÃO

Os tipo de ligação interatômica em sólidos permite explicar, em alguns casos, as propriedades de um material. Tanto o grafite quanto o diamante são compostos de carbono, porém, enquanto o grafite é relativamente macio, o diamante é o mais duro material conhecido, e essa disparidade nas propriedades deve-se aos diferentes tipos de ligação interatômica ocorridas nos dois materais.

Portanto, algumas propriedades importantes dos materiais sólidos dependem dos arranjos geométricos dos átomos e também das interações existentes entre os átomos ou moléculas existentes. As propriedades dos materiais sólidos dependem dos arranjos geométricos dos átomos – Cubico, hexagonal, tetragonal, romboédrico, ortorrômbico... • Interações entre os átomos ou moléculas. • Estrutura atômica. • Configurações eletrônicas nos átomos e a tabela periódica. • Tipos de ligações interatômicas primárias e secundária

2. Configuração Eletrônica

A configuração eletrônica de um átomo ou íon é uma descrição da distribuição dos seus elétrons por nível de energia

Níveis Energéticos ou Camadas Eletrônicas

O volume do átomo é determinado pelos elétrons. Como alguns desses elétrons são mais facilmente removíveis que outros, podemos concluir que alguns elétrons são mais próximos do núcleo que outros.

Por causa da atração pelo núcleo, a energia potencial do elétron diminui na medida em que se aproxima do núcleo. Enquanto isso, sua velocidade e, consequentemente, sua energia cinética aumentam. De modo geral, a energia total do elétron aumenta na medida em que ele se afasta do núcleo

A energia de um elétron é definida pelos chamados números quânticos, que têm origem na Química Quântica de Schroedinger. O número quântico n, ou número quântico principal, define a maior parte da energia de um elétron, relativa à sua proximidade do núcleo. O conjunto de elétrons que se encontram à mesma distância do núcleo é chamado de nível (n); a cada conjunto, ou nível, são atribuídos valores inteiros.

O número quântico I, ou secundário, indica as pequenas diferenças de energia entre elétrons de mesmo nível e pode ter valores inteiros (de 0, 1, 2 até n - 1). As pequenas diferenças de energia são atribuídas às formas que um orbital assume. Os elétrons com o mesmo n e I formam um sub nível. Há mais dois números quânticos: o magnético, m, que pode assumir os valores inteiros negativos ou positivos (-l ou + l) e indica a orientação do orbital no espaço, e o spin (s), com valor +1/2 ou -1/2, que se refere ao sentido de rotação do elétron em torno de si mesmo. A configuração eletrônica revela os elétrons de maior energia de um átomo, que, junto com os elétrons do último nível, são os responsáveis por suas propriedades.

A configuração eletrônica é expressa por uma combinação de números e letras que indica os níveis, subníveis e o número de elétrons existentes em cada subnível. Para identificar o nível, usa-se um número correspondente ao número quântico principal n. O subnível é expresso por letras: s, p, d ou f, que correspondem, respectivamente, aos valores 0, 1, 2 e 3 do número quântico secundário I. A letra que expressa cada subnível recebe um expoente numérico que indica quantos elétrons existem no subnível. A notação da configuração eletrônica no estado fundamental do cloro, por exemplo, que tem 17 elétrons é: {Cl} = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5. As chaves { } simbolizam a configuração eletrônica.

Estado fundamental de um átomo é aquele em que todos os elétrons apresentam a mínima energia possível.

Ordem de Energias

A energia do primeiro nível, que reúne os elétrons mais próximos ao núcleo, é inferior à energia de todos os subníveis do segundo nível. Por sua vez, a energia do segundo nível é inferior à de todos os subníveis do terceiro nível.

A diferença entre a energia média de dois níveis sucessivos vai decrescendo à medida que cresce sua distância do núcleo, e, simultaneamente, vai crescendo a quantidade de subníveis. A partir do terceiro nível, há um solapamento de energias, ou seja, o subnível de menor energia do quarto nível (4s) tem uma energia inferior ao subnível de maior energia do terceiro nível (3d). Esse fenômeno repete-se em níveis superiores: no sexto nível, o subnível 6s tem energia inferior ao 4f do quarto nível.

3. Dipolo Elétrico

Chamamos de dipolo elétrico o conjunto de duas cargas iguais e de sinais contrários. O estudo das propriedades dos dipolos é bastante simples, interessante. Nesta aplicação vamos calcular o campo elétrico, em ponto P qualquer do eixo perpendicular à linha que passa pelas duas cargas, veja Fig.2.7.

Fig. - Dipolo elétrico.

Assumiremos que o ponto P é a origem do nosso sistema de coordenadas cartesianas retangulares. A carga -q induzirá no ponto P um campo elétrico E- e a positiva um campo E+, cujas direções e sentido estão destacadas na Fig.2.7. O campo elétrico resultante E é dado pela soma vetorial de E+ com E-, como a seguir;

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Em módulo, E+ = E-, pois as cargas e suas distâncias ao ponto P são iguais. Para calcular o campo elétrico resultante, temos que decompor os campos vetoriais E+ e E-