Os materiais e sua estrutura atômica

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Ciência dos materiais
Os materiais e sua estrutura atômica
Ligações químicas e estrutura dos materiais
Bloco 1
Elaine Cristina Marques Esper
Matéria versus material
• Matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no 
espaço. 
• Material é um amontoado de átomos. 
Elementos conhecidos
Fonte: R4Design.pro/adobe.stock.com.
Estruturas dos materiais 
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/ 
File:Crystalline_or_amorphous_es.svg.
Ligações químicas: a união dos elementos
Representação das ligações interatômicas
Fonte: elaborada pela autora. 
Ligações químicas
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 38).
Célula e rede cristalina
Células e redes cristalinas dos metais
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 43; 46).
Rede cristalina das cerâmicas
Fonte: O Sweet Nature/adobe.stock.com.
Formação de grãos nos metais
Estruturas dos materiais 
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 69).
Microscopia para enxergar os grãos
Microestruturas do aço 1020 (a e c) e 1045 (b e d) 
com aumento de 200 e 800 x, respectivamente
Fonte: acervo da autora. 
Os materiais e sua estrutura atômica
Estrutura e influência nas propriedades dos 
materiais
Bloco 2
Elaine Cristina Marques Esper
Ciência e Engenharia dos Materiais
Ciência e Engenharia dos Materiais
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 4).
Óxido de alumínio
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 4).
Ligações diferentes, propriedades diferentes
Sólidos iônicos são quebradiços
Fonte: Atkins, Jones e Laverman (2018, p. 72; 101; 207).
Estruturas cristalinas diferentes, propriedades 
diferentes
Estanho alfa e beta
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2024, p. 51).
Grãos diferentes, propriedades diferentes
Aço 1020 e 1045
Fonte: do acervo da autora.
Nos materiais, todas as propriedades são 
importantes! 
Reatividade química 
• Compostos 
covalentes são 
menos reativos. 
Estabilidade 
química 
• Compostos 
covalentes são 
mais estáveis.
Solubilidade
• Compostos 
iônicos são mais 
solúveis.
• Compostos 
covalentes são 
solúveis em 
substâncias de 
mesma 
polaridade.
Teoria em prática
Os materiais e sua estrutura atômica
Bloco 3
Elaine Cristina Marques Esper
Reflita sobre a seguinte situação
Você foi contratado(a) para trabalhar em uma fábrica de 
automóveis, que está desenvolvendo um novo modelo de 
carro, e precisa selecionar materiais para os seguintes 
componentes: chassi, painéis internos e sistema de exaustão. 
A escolha do melhor material precisa levar em consideração 
propriedades mecânicas, térmicas e químicas dos materiais a 
serem selecionados. 
Para tanto, você sabe que a estrutura dos materiais escolhidos 
também é um item importante na escolha dos materiais, 
assim como o custo desse material. 
Sua tarefa é escolher o melhor material para cada uma dessas 
aplicações. 
Norte para a resolução
Por onde começar? 
Chassi 
• Aço. 
• Fibra de 
carbono.
Painel interno 
• Alumínio. 
• Plástico. 
Sistema de 
exaustão
• Aço inox. 
• Titânio. 
Quais estruturas esses materiais possuem?
Quais propriedades esses materiais possuem? 
Norte para a resolução
Chassi 
• Aço. 
• Fibra de 
carbono.
Aço: alta resistência mecânica, boa ductilidade, custo baixo, maior massa 
específica.
Fibra de carbono: excelente relação resistência peso, maior rigidez, 
menor densidade, menor ductilidade, custo elevado. 
Escolha depende do custo, mas o material escolhido deve ter alta 
resistência mecânica e boa capacidade de deformação, sem sofrer fratura.
Resolução
FONTE: BARCIA, F.L.; SOARES, B.G.; GORELOVA, M.M.; CID, 
J.A. Modificação de Fibra de Carbono com PBLH e sua Utilização em 
Compósitos com Resina Epoxídica. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 
1999, p. 35. Disponível em: https://www.scielo.br/j/po/a/GLFXggz 
Rxfvmrq5TqQ9kMpv/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 08 ago. 2024
Fonte: SANTOS, T.F.A.; TORRES, E.A.; VILELA, J.M.C.; ANDRADE, M.S.; COTA, 
A.B. CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE AÇOS BAIXO CARBONO POR 
MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA. Rev. LatinAm. Metal. Mat. v.35, n. 1, p. 
118-133, 2015. Disponível em: https://ve.scielo.org/pdf/rlmm/ 
v35n1/art15.pdf. Acesso em: 08 ago. 2024.
Norte para a resolução
Painel interno 
• Alumínio. 
• Plástico. 
Alumínio: excelente resistência à corrosão, baixa densidade, boa 
capacidade de absorção de impacto, custo elevado.
Plástico reforçado com fibra de vidro: boa resistência à corrosão, baixa 
densidade, capacidade de absorção de impacto, custo baixo, menor 
resistência mecânica.
O plástico é mais adequado devido ao conjunto de propriedades. 
Resolução
Fonte: Y. L. Photographies/adobe.stock.com. Fonte: experiencesnw/adobe.stock.com.
Norte para a resolução
Sistema de 
exaustão
• Aço inox. 
• Titânio. 
Aço inoxidável: boa resistência à corrosão, alta resistência térmica, custo 
moderado, boa durabilidade.
Titânio: excelente resistência à corrosão e temperaturas extremas, 
densidade baixa, alto custo.
O aço inox é recomendado por ser uma opção mais econômica, mas que 
tem excelente resistência térmica e à corrosão. 
Resolução
Fonte: Byrd Setta /adobe.stock.com.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Int
ergranular_corrosion.JPG. 
Leitura Fundamental
Prezado estudante, as indicações a seguir podem estar disponíveis 
em algum dos parceiros da nossa Biblioteca Virtual (faça o login por 
meio do seu AVA), e outras podem estar disponíveis em sites 
acadêmicos (como o SciELO), repositórios de instituições públicas, 
órgãos públicos, anais de eventos científicos ou periódicos 
científicos, todos acessíveis pela internet.
Isso não significa que o protagonismo da sua jornada de 
autodesenvolvimento deva mudar de foco. Reconhecemos que 
você é a autoridade máxima da sua própria vida e deve, portanto, 
assumir uma postura autônoma nos estudos e na construção da sua 
carreira profissional.
Por isso, nós o convidamos a explorar todas as possibilidades da 
nossa Biblioteca Virtual e além! Sucesso!
Indicação de leitura 1
O capítulo 2 mostra um pouco mais sobre a teoria envolvida 
nas ligações químicas e o que acarretam nas propriedades dos 
materiais. Representa a base de quem quer iniciar seus 
estudos em ciência dos materiais. 
Referência: 
CALLISTER JR., W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma 
introdução. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2024. 
Indicação de leitura 2
O capítulo 1 traz uma verdadeira introdução à engenharia e 
ciência dos materiais, mostrando diversos casos em que 
estrutura e propriedades dão origem a novas aplicações para 
os materiais.
Referência: 
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais. 5. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2012. 
Referências
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida 
moderna e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.
CALLISTER JR., W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma 
introdução. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2024. 
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais. 5. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2012. 
Bons estudos!
	Ciência dos materiais
	Os materiais e sua estrutura atômica
	Matéria versus material
	Ligações químicas: a união dos elementos
	Célula e rede cristalina
	Formação de grãos nos metais
	Microscopia para enxergar os grãos
	Os materiais e sua estrutura atômica
	Ciência e Engenharia dos Materiais
	Ligações diferentes, propriedades diferentes
	Estruturas cristalinas diferentes, propriedades diferentes
	Grãos diferentes, propriedades diferentes
	Nos materiais, todas as propriedades são importantes! 
	Os materiais e sua estrutura atômica
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	Número do slide 16
	Número do slide 17
	Número do slide 18
	Número do slide 19
	Número do slide 20
	Indicação de leitura 1
	Indicação de leitura 2
	Número do slide 23
	Bons estudos!