Técnicas de Caracterização de Materiais

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Técnicas de caracterização de materiais
Professor(a): Diego Ruben Martin (Mestrado acadêmico)
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A Cromatografia de Permeação de Gel (GPC) (do inglês, Gel Permeation Chromatography) é uma
variação da técnica de cromatografia. A técnica permite a caracterização dos materiais,
principalmente os poliméricos, de acordo com seu tamanho.
Com relação à Cromatografia de Permeação de Gel, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
A técnica é muito utilizada em caracterizações envolvendo polímeros naturais, polímeros
sintéticos, biopolímeros, proteínas e até nanopartículas.  CORRETO
Nos ensaios, as amostras são separadas e/ou classificadas de acordo com a sua composição
química.
A técnica é muito utilizada na separação de polímeros, pois é uma técnica relativamente rápida e
de baixo custo.
A Cromatografia de Permeação de Gel é uma técnica utilizada exclusivamente para a análise de
materiais orgânicos.
A Cromatografia de Permeação de Gel não é uma técnica muito útil na caracterização das
massas molares.
Código da questão: 49800
A técnica de análise de Cromatografia de Permeação de Gel (GPC) pode ser utilizada na
purificação dos polímeros. Entretanto, esse processo é lento e de elevado custo, sendo necessário
uma demanda específica do polímero com massa molar exata - nesses casos, a massa molar é mais
importante do que o custo do polímero, fatores a serem analisados na seleção de materiais.
Com relação ao ensaio de Cromatografia de Permeação de Gel (GPC), analise as seguintes
afirmativas:
I – A técnica de GPC pode ser utilizada para analisar e/ou separar: polímeros, fármacos, petróleo,
lubrificantes, aditivos, agroquímicos, proteínas, enzimas, entre outros materiais.
II – A técnica de caracterização de GPC pode também ser utilizada como método de refinamento
da dispersão molecular.
III – O ensaio de GPC é uma técnica que permite identificar a microestrutura cristalina de um
material amorfo, como por exemplo os polímeros.
Assinale a alternativa correta com relação às afirmações acima.
Alternativas:
Resolução comentada:
Alternativa “A técnica é muito utilizada em caracterizações envolvendo polímeros naturais,
polímeros sintéticos, biopolímeros, proteínas e até nanopartículas” está correta: a técnica é
muito utilizada em caracterizações envolvendo polímeros naturais, polímeros sintéticos,
biopolímeros, proteínas e até nanopartículas.
Alternativa “Nos ensaios, as amostras são separadas e/ou classificadas de acordo com a sua
composição química” está incorreta: nos ensaios, as amostras são separadas e/ou
classificadas de acordo com o tamanho das moléculas.
Alternativa “A Cromatografia de Permeação de Gel é uma técnica utilizada exclusivamente
para a análise de materiais orgânicos” está incorreta: a técnica é muito utilizada em
caracterizações envolvendo polímeros naturais, polímeros sintéticos, biopolímeros, proteínas
e até nanopartículas.
Alternativa “A técnica é muito utilizada na separação de polímeros, pois é uma técnica
relativamente rápida e de baixo custo” está incorreta: embora a técnica permita a separação
dos materiais por peso molecular, não é muito utilizada na separação de polímeros, pois é
relativamente demorada e de elevado custo.
Alternativa “A Cromatografia de Permeação de Gel não é uma técnica muito útil na
caracterização das massas molares” está incorreta: é uma técnica muito útil na caracterização
das massas molares.
3)
4)
Apenas II e III estão corretas.
Apenas I e II estão corretas.  CORRETO
Apenas I está correta.
Apenas III está correta.
Todas estão corretas.
Código da questão: 49802
O termo GPC advém do inglês Gel Permeation Chromatography e se refere à técnica de análise
de Cromatografia de Permeação de Gel também conhecida por Cromatografia por Exclusão de
Tamanho (SEC) (do inglês, Size-exclusion Chromatography) ou ainda, Cromatografia de Gel de
Filtração (GFC) (do inglês, Gel Filtration Chromatography). Com relação a este método, analise a
seguinte sentença:
Para realizar o ensaio, primeiramente deve-se preparar o(a) __________ para a filtragem do gel. Para
isso, é preciso inchar o gel, inserir as fases __________ (materiais porosos) com tamanhos de poros
bem definidos e realizar a limpeza com uma solução tampão – para isso, deve-se passar a solução
tampão pela coluna várias vezes, removendo todas as bolhas de ar, além de permitir a análise da
homogeneidade da coluna.
Com relação à metodologia da técnica de GPC, assinale a alternativa que contém os termos que
preenchem corretamente as lacunas do texto.
Alternativas:
Condensador; semipermeáveis.
Câmara; impermeáveis.
Bomba; porosas.
Coluna; estacionárias.  CORRETO
Peneira; móveis.
Código da questão: 49801
A termogravimetria, ou análise termogravimétrica (TGA), é uma técnica da análise térmica em
que a variação da massa da amostra (perda ou ganho) é determinada pela função da temperatura
e/ou tempo, enquanto a amostra é submetida a uma programação controlada de temperatura.
Com relação à análise termogravimétrica, assinale a alternativa correta.
Alternativas:
Esta técnica possibilita conhecer as alterações que o aquecimento pode provocar na massa de
substâncias.  CORRETO
As análises termogravimétricas são aquelas nas quais a estrutura cristalina de um determinado
material é observada quando ele é submetido a um aquecimento controlado.
O ensaio de termogravimetria é sempre realizado a uma taxa de aquecimento variável, sendo
esta constante apenas quando ocorre perda de massa (variação isotérmica).
Os ensaios de termogravimetria limitam-se a uma temperatura máxima de 500 °C, o que
restringe os tipos de materiais que podem ser analisados por esta técnica.
Um dos limitantes da temperatura de realização de um ensaio de TG é o material do porta
amostra, sendo o de platina mais termicamente estável que o de alumina.
Resolução comentada:
As alternativas I e II são alternativas corretas. A alternativa III está incorreta pois apresenta
diversos erros conceituais, uma vez que a técnica GPC não é utilizada para caracterizar
microestrutura e também pelo fato de materiais amorfos, como os polímeros, não
apresentarem estrutura cristalina.
Resolução comentada:
Para realizar o ensaio, primeiramente deve-se preparar a COLUNA para a filtragem do gel.
Para isso, é preciso inchar o gel, inserir as fases ESTACIONÁRIAS (materiais porosos) com
tamanhos de poros bem definidos e realizar a limpeza com uma solução tampão – para isso,
deve-se passar a solução tampão pela coluna várias vezes, removendo todas as bolhas de ar,
além de permitir a análise da homogeneidade da coluna.
5)
6)
Código da questão: 49795
A análise termogravimétrica (TG) tem como variáveis do ensaio: porta amostra utilizado, massa
inicial da amostra, curva de aquecimento, fluxo de gás. Com relação às variáveis citadas, analise a
sentença a seguir.
O fluxo de gás é responsável por retirar os voláteis do experimento. O fluxo de ar é baixo, entre
__________, utilizando um gás __________, ou seja, que __________ com a amostra e nem com o
equipamento, como o __________. É importante que esse gás não contenha oxigênio, uma vez que o
oxigênio, a elevadas temperaturas, apresenta um poder oxidativo.
Assinale a alternativa que contém os termos que preenchem corretamente as lacunas do texto na
ordem correta.
Alternativas:
5 e 10 mL/min; inerte; reage; argônio.
25 e 50 mL/min; inerte; não reage; argônio.  CORRETO
20 e 25 mL/min; ativo; não reage; argônio.
10 e 15 mL/min; ativo; reage; dióxido de carbono.
35 e 70 mL/min; ativo; reage; dióxido de carbono.
Código da questão: 49796
Analise o conceito apresentado abaixo:
A técnica de Difração de Raios X (conhecidacomo DRX), junto com a Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV), são as técnicas mais utilizadas para a caracterização dos materiais __________. O
ensaio de DRX até pode ser realizado em elementos __________; entretanto, a resposta não resultará
em um dado analisável, pois toda técnica se baseia no postulado de Max von Laue sobre a
incidência do raio X sob os __________.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto acima.
Alternativas:
Cristalinos; amorfos; cristais.  CORRETO
Sólidos; líquidos; gases.
Amorfos; cristalinos; átomos.
Líquidos; vítreos; cristais.
Gasoso; sólidos; líquidos.
Resolução comentada:
Alternativa “Esta técnica possibilita conhecer as alterações que o aquecimento pode
provocar na massa de substâncias” está correta, pois as análises termogravimétricas são
aquelas nas quais a variação na massa de um determinado material é observada quando ele
é submetido a um aquecimento controlado.
Alternativa “As análises termogravimétricas são aquelas nas quais a estrutura cristalina de um
determinado material é observada quando ele é submetido a um aquecimento controlado”
está incorreta: a termogravimetria não possibilita analisar a estrutura cristalina de um
material.
Alternativa “O ensaio de termogravimetria é sempre realizado a uma taxa de aquecimento
variável, sendo esta constante apenas quando ocorre perda de massa (variação isotérmica)”
está incorreta: a taxa de variação de temperatura deve ser constante em ensaios de
termogravimetria (normalmente utiliza-se entre 5 a 15°C/min).
Alternativa “Os ensaios de termogravimetria limitam-se a uma temperatura máxima de 500
°C, o que restringe os tipos de materiais que podem ser analisados por esta técnica” está
incorreta: ensaios de termogravimetria podem ser realizados a temperaturas superiores a
1000 °C.
Alternativa “Um dos limitantes da temperatura de realização de um ensaio de TG é o material
do porta amostra, sendo o de platina mais termicamente estável que o de alumina” está
incorreta: a alumina é mais termicamente estável que a platina.
Resolução comentada:
O fluxo de gás utilizado no ensaio deve ser baixo, variando entre 25 e 50 mL/min. Além
disso, o gás utilizado deve ser inerte, ou seja, não pode reagir com a atmosfera e nem com o
equipamento. Para isso, normalmente utiliza-se o gás argônio.
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Código da questão: 49791
Os fluidos podem ser classificados de acordo com o tipo e taxa de deformação. Analise a
sentença abaixo com relação à classificação dos fluidos de acordo com o tipo de deformação.
A deformação dos fluidos pode ser classificada como __________ (ou elásticos) ou __________. Em
ambos os casos, é necessário a aplicação de uma força externa, alterando o comportamento após a
remoção dessa força externa cortante.
Assinale a alternativa que contém os termos que preenchem corretamente as lacunas do texto.
Alternativas:
Direta; indireta.
Reversível; irreversível.  CORRETO
Linear; não linear.
Proporcional; desproporcional.
Superior; inferior.
Código da questão: 49806
Uma das possibilidades com a caracterização metalográfica é analisar o número de tamanho de
grãos de um aço de médio teor de carbono, por exemplo. Essa análise permite fazer inúmeras
conclusões a respeito das propriedades do material analisado.
Observe a Figura abaixo e analise as seguintes asserções:
Figura – Aço A36 (a) após recozimento a 950°C e (b) após recozimento a 1300°C
Fonte: VIANA, D. O. et al. Influência do tamanho de grão na resistência à corrosão em aços SAE
1010/20 – A36 em meio contendo solução de NaCl 0,02M. 23º CBECiMat - Congresso Brasileiro de
Engenharia e Ciência dos Materiais, 4 a 8 de novembro de 2018, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, p. 4976.
I – O material observado na Figura 2 (a) teoricamente apresenta maior dureza e maior resistência
mecânica que o material observado na figura (b).
PORQUE
II – Apresenta grãos mais finos e consequentemente maior número de grãos e de contornos de
grãos, funcionando como barreiras para os deslocamentos de discordâncias na microestrutura.
Assinale a alternativa correta com relação às asserções acima.
Alternativas:
Resolução comentada:
A técnica de Difração de Raios X (conhecida como DRX), ao lado do MEV, são as técnicas
mais utilizadas para a caracterização dos materiais CRISTALINOS. O ensaio de DRX até pode
ser realizado em elementos AMORFOS; entretanto, a resposta não resultará em um dado
analisável pelo fato de toda técnica se basear no postulado de Max von Laue, sobre a
incidência de raios X em CRISTAIS.
Em materiais amorfos, pelo fato de possuírem estrutura altamente desorganizada, não se
observam picos em altos ângulos, fato que dificulta a análise.
Resolução comentada:
A deformação dos fluidos pode ser classificada como REVERSÍVEL (ou elásticos) ou
IRREVERSÍVEL. Em ambos os casos, é necessário a aplicação de uma força externa; alterando
o comportamento após a remoção dessa força externa cortante.
9)
10)
As duas afirmações estão corretas, mas a II não justifica a I.
Apenas a afirmação I está correta.
As duas afirmações estão incorretas.
c) Apenas a afirmação II está correta.
As duas afirmações estão corretas, e a II é uma justificativa da I.  CORRETO
Código da questão: 49779
A inspeção de qualidade em produtos metalúrgicos é um processo de fundamental importância
para garantir a funcionalidade dos materiais. Este controle pode ser de dois tipos: dimensional ou
metrológico, quando se preocupa em verificar as dimensões físicas de um determinado produto; e
estrutural, que visa verificar a composição, propriedades, estrutura, aplicação, entre outras.
Assinale a alternativa que apresenta os objetivos de um ensaio metalográfico.
Alternativas:
É um tipo de ensaio realizado em materiais não ferrosos com o objetivo de identificar as
imperfeições cristalinas do material.
Identifica o tipo de estrutura cristalina dos metais e sua composição química.
Visa estabelecer uma classificação do tamanho dos grãos em aços e é realizada apenas em
metais ferrosos.
Busca relacionar a composição química de um material com as suas propriedades mecânicas e
principais aplicações.
Tem como objetivo relacionar a estrutura interna do material com as suas propriedades físicas,
com o processo de manufatura, desempenho de suas funções e outros.  CORRETO
Código da questão: 49775
Os reômetros rotacionais podem ser subdivididos em três classes (devido à geometria da
superfície rotacionada), sendo a escolha de qual módulo usar dependente do tipo de fluido, da
faixa de viscosidade e da taxa de deformação.
Com relação aos tipos de reômetros rotacionais, classifique as seguintes afirmações em verdadeiro
(V) ou falso (F):
(__) Geometria de Couette: é utilizado para fluidos pouco viscosos e para elevadas taxas de
cisalhamento.
(__) Geometria de Couette: a viscosidade do fluido é calculada na parede do cilindro e, quanto
maior a viscosidade, maior deve ser a área lateral do cilindro.
(__) Geometria Cone – Placa: é utilizado com escoamento homogêneo (taxa de cisalhamento
uniforme), mas não tem limitante de viscosidade.
(__) Discos Paralelos: a taxa de cisalhamento pode ser alterada pela velocidade de rotação ou pela
distância entre as placas, ampliando a faixa de ensaio, sendo mais apropriado para dispersões.
(__) Discos Paralelos: a taxa de cisalhamento depende da posição radial do disco.
Assinale a alternativa que contém a sequência correta de V e F:
Alternativas:
Resolução comentada:
As alternativas I e II são alternativas corretas. Um material com grãos mais finos possui maior
dureza e resistência mecânica do que um material com grãos grosseiros, pois os primeiros
possuem maior número de contornos de grão. O contorno de grão funciona como uma
barreira para os deslocamentos.
Resolução comentada:
O objetivo do ensaio metalográfico é relacionar a macro e microestrutura de um material
com as suas propriedades físicas, seu procedimento de manufatura, seu desempenho, suas
aplicações, entre outros. Por este motivo, a alternativa “Tem como objetivo relacionar a
estrutura interna domaterial com as suas propriedades físicas, com o processo de
manufatura, desempenho de suas funções e outros” está correta. As demais alternativas
estão incorretas, pois afirmam que: a metalografia é utilizada para determinar a composição
química; limita a aplicação a metais ferrosos; a metalografia é utilizada na determinação do
tipo de estrutura cristalina e composição química do material; limita a aplicação da
metalografia a materiais não ferrosos, erroneamente.
V – F – F – V – V.
V – F – V – V – F.  CORRETO
F – V – F – V – F.
V – V – F – F – V.
F – V – V – V – F.
Código da questão: 49809
Resolução comentada:
A segunda afirmativa é falsa: a viscosidade do fluido é calculada na parede do cilindro e,
quanto menor a viscosidade, maior deve ser a área lateral do cilindro.
A quinta afirmativa é falsa: Discos Paralelos – a taxa de cisalhamento não depende da
posição radial do disco.
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