ENGENHARIA DOS MATERIAIS - CAP 1,2,3

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INTRODUÇÃO À CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS
CONCEITO DA CIÊNCIA DOS MATERIAIS A ciência dos materiais é a área da engenharia responsável por estudar as interações entre os materiais, como ligações químicas, arranjos moleculares, propri¬edades física presentes na natureza (ASHBY, 1999). Através do estudo desta ciência é possível obter os conhecimentos científicos dos materiais existentes, aplica-los em diversas solicitações do cotidiano, da engenharia e também estudar para melhoria e complementação de suas propriedades assim como a descoberta de novos materiais. Esta ciência objetiva-se em caracterizar as propriedades dos materiais com base em sua composição química, arranjo estrutural e tipos de esforços que são atribuídos a eles. Segundo Callister Jr. e Rethwisch (2021) se pode caracterizar as propriedades dos materiais com base em seis classes, são elas: mecânica, elétrica, térmica, magnética, ótica e deteriorativa.De fato, esta área de estudo acompanhou a evolução da humanidade desde os seus primórdios, quando o homem utilizava a pedra como principal insumo em suas manufaturas para caça e sobrevivência. Ao longo das eras a ciência dos materiais se aperfeiçoou, assim como o homem, e se tornou a ciência que a engenharia conhece na era moderna. Dentro deste conceito nota-se que está ciência é de suma importância para todas as áreas da engenharia, pois através dela é possível seguir evoluindo nas pesquisas relacionadas aos insumos de produção no mundo. A globalização depende muito da evolução dos insumos, porque a cada dia a engenharia estuda novos meios que satisfaçam as solicitações da industrialização. Para o profissional de engenharia, essa ciência torna-se aliada, pois independente da área de atuação do profissional, ele deve estar capacitado para reconhecer e aplicar seus conhecimentos sobre a importância dos materiais e seus diferentes tipos de aplicação na engenharia. Como um exemplo clássico da aplicação dessa ciência, pode-se citar a visão crítica de um engenheiro mecânico ao determinar um material em sua rotina de trabalho, a fim de aplicar melhores métodos de manufatura ou manutenção. Ou um engenheiro químico que deve conhecer todas as interações físicas e químicas dos materiais em sua rotina de trabalho em laboratório de testes. Assim como diver¬sas outras áreas da engenharia possuem sua aplicabilidade dentro da ciência dos materiais. Existe, contudo, uma classificação dos materiais com base nos estudos realizados por esta ciência, esta classificação foi construída através dos milênios passados com a evolução humana. Os materiais subdividem-se em: metais, polímeros, cerâmicos e compósitos. Esta classificação é realizada de acordo com a similaridade das propriedades destes materiais, assim como processamento e estruturas. Através da ciência dos materiais, profissionais da engenharia podem desenvolver estudos que acompanham as descobertas e evoluções da tecnologia, correlacionando à aplicação de materiais já existentes otimizando sua capacidade. Assim como quantificar a aplicabilidade de novas descobertas que a era moderna possui como consequência.
12 Por se tratarem de conceitos tão parecidos, a ciência e engenharia de materiais caminham juntas no meio científico. Todavia seus conceitos não devem ser confundidos. A ciências dos materiais é o campo de estudo direcionado para estudo de comportamento, aplicação, melhoria e descobrimento de novos materi¬ais. Enquanto a engenharia de materiais é o campo responsável por utilizar tais estudos nas aplicações de práticas da engenharia.Indiferente do campo de estudo, existe um conceito muito importante que chamamos de tetraedro da ciência e engenharia dos materiais (Figura 1). Este conceito permite auxiliar o profissional a desenvolver o pensamento crítico através de quatro principais pilares sobre o material estudado, são eles: Síntese ou processamento, propriedade e performance estrutura e composição química.1.2 TETRAEDRO DA CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAISPara complementação da introdução a ciências dos materiais recomenda-se a leitura da Unidades 1 do livro “Ciência e Tecnologia dos Materiais” (2015)de auto-ria de Henrique Cezar Pavanati. Disponível em: https://bit.ly/3loT92x. Acesso em: 28 jan. 2021.BUSQUE POR MAIS Ademais para que se possa estudar esta ciência é preciso conhecer os conceitos obtidos através da evolução do homem, desde os processos primitivos até os tempos modernos. Assim como diversas metodologias aplicadas, como a química a física e outros conceitos. Um ponto muito importante para este estudo é o conhecimento do tetraedro da ciência dos materiais, sua importância e aplicação no meio de todo este vasto conceito. Mesmo a ciência dos materiais e a engenharia dos materiais possuírem conceitos distin-tos, elas ainda formam uma dupla dentro do estudo dos materiais que dedica os esforços para a evolução destes insumos na engenharia (ASKELAND; WRIGHT, 2015).FIQUE ATENTO
13 Este recurso permite que os campos de estudo desta ciência sejam bem definidos, divididos e compreendidos. Além disso, a ordenação destes quatro fatores permite que o aluno possa enxergar a interdependência de todos os elementos componentes do tetraedro. Na ciência dos materiais se estuda principalmente as propriedades de cada material para aplicações diversas ao longo das atividades do ser humano, nota-se então a importância de saber o que configura tais propriedades.A estrutura de um material é a organização de todos os elementos que fa-zem parte de sua composição. A forma e configuração dessa estrutura é baseada na rota de processamento (fabricação) do material analisado, com isso, fica fácil assimilar que todos os materiais com rotas distintas terão estruturas (configurações) diferentes se comparados.Além da estrutura é necessário o conhecimento intrínseco da composição química, pois através dela se pode determinar algumas propriedades físicas e químicas, também quais rotas de processamento poderão ser utilizadas sem que suas propriedades sejam afetadas ao final do processo.Quando um material é selecionado para certo trabalho na engenharia, a análise crítica deve ser realizada levando em consideração todas as quatro propriedades citadas no tetraedro. Estas propriedades sempre estarão interligadas de forma que qualquer alteração mínima em uma, pode afetar consideravelmente outra propriedade importante para a aplicação desejada (ASKELAND; WRIGHT, 2015).Figura 1: Tetraedro da Ciência e Engenharia de MateriaisFonte: Elaborado pela Autora (2021)Você foi escolhido para trabalhar em uma empresa com seleção de materiais para fabri-cação de tubos para saneamento básico. O seu supervisor pede um material com a com-posição “X”, mas precisa da rota de processamento “Y”. Com suas pesquisas chegou aos materiais A, B e C, sendo que todos atenderiam perfeitamente segundo sua análise crítica. O custo de C > A > B. O material B atenderia bem, mas em sua composição química existe um elemento que contaminaria o solo. Já o material A é mais frágil fisicamente, contudo, existe a possibilidade de um tratamento que o tornaria mais resistente. Por fim, o material C não precisaria de nenhum tratamento, atendendo bem as expectativas, contudo, este é o material mais custoso. Com base nas propriedades requeridas e estudando o tetraedro, qual material você utilizaria? Discuta com seu tutor.VAMOS PENSAR?
14 Quando se estuda a ciências dos materiais é importante que o conhecimento didático seja combinado com o pensamento crítico para avaliar situações com coerência, levando em consideração funcionalidade, meio ambiente e custo. Desde os primórdios da sociedade o homem busca por evolução, construin¬do ao longo do tempo uma continuidade para diversas áreas de estudo. Com a ciências dos materiais esta situação não é diferente, a evolução do homem no contexto histórico é tão importante para esta ciência como paraa história.Antes de desenvolver um pensamento sobre a importância da evolução humana para o mundo, reflita: O que seria da humanidade se ela ainda estivesse fazendo utensílios de pedra para caçar? Não é muito difícil imaginar o impacto que a evolução possui sobre a vida das pessoas. A engenharia, ciência, tecnologia e todo conforto que a humanidade desenvolveu ao longo das eras só se tornou possível com a evolução do homem. Através da inteligência humana que se desenvolveu ao longo dos anos foi possível a industrialização do mundo chegando ao nível da quarta revolução industrial do século XXI. A evolução histórica dos materiais pode ser dividida em três principais períodos: idade da pedra vista nos primórdios da sociedade, idade dos metais destacando principalmente a idade do bronze e depois a idade dos metais para as outras ligas, esse período da idade dos metais se subdivide pela importância distinta das ligas descobertas e sua funcionalidade. Todavia entre estes acontecimentos pode-se subdividir a idade dos metais, fazendo com que a linha da evolução dos materiais fique mais completa, assim temos: idade da pedra, idade dos metais, idade do cobre, idade do bronze, idade do ferro.1.3.1 A Idade da PedraA idade da pedra é conhecida como o marco inicial da evolução do homem, neste período a espécie homo sapiens começou a produção e utilização de utensílios confeccionados utilizando a pedra como principal insumo. Todavia, esta era não se tratou somente da utilização deste insumo, ela comportou também alguns eventos que se tornaram marcos importantes na história, como a formação da sociedade, a atividade agropecuária e a descoberta do fogo. Este período é segmentado em três períodos distintos: Período Paleolítico, Período Mesolítico e Período Neolítico (NAVARRO, 2006). Cada um destes, representa uma parte 1.3 PROCESSO DE EVOLUÇÃO DOS MATERIAISÉ importante sempre estudar e aprofundar os conceitos de evolução humana e também da continuidade das ciências importantes para a modernização de novos métodos e técnicas da engenharia. Recomendamos a leitura da Unidade 1 do Livro “Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução” de Callister Jr. e Rethwisch (2021). Disponível em: https://bit.ly/3tv9Bkr. Acesso em: 28 jan. 2021.BUSQUE POR MAIS
15importante da história da evolução do homem, consequentemente a evolução da utilização dos mais diversos materiais.Na idade da Pedra Antiga ou Pedra Lascada, também conhecida como Período Paleolítico, que ocorreu a aproximadamente 2 milhões de anos antes do século XXI, quando o homem era selvagem, e utilizava utensílios confeccionados principalmente para se alimentar (através da caça) e se defender de outros homens/animais. A característica de confecção deste período é a principal responsável por nomear esta era como a “Era da Pedra Lascada”, pois o homem utilizava lascas brutas, obtidas da colisão entre pedras, para confeccionar utensílios simples como lâminas quebradas, pequenas facas e lanças brutas confeccionadas de madeira e pedra. Esta produção era feita basicamente batendo pedras umas sobre as outras na tentativa de conseguir o formato desejado, não existia forma melhor para a obtenção desses insumos e por isso a manufatura era limitada a simplicidade (NAVARRO, 2006).Na Pré-história, ou Período Mesolítico ocorre um dos primeiros marcos na evolução do homem, a agricultura. Este período pode ser visto entre a era Paleolítica e Neolítica somente em alguns pontos mais frios, onde o homem passou a cultivar alguns alimentos para garantir sua sobrevivência em meio à escassez de recursos.Neste período as ferramentas não se limitava apenas a armas para caça e guerra, mas o homem passou a confeccionar utensílios que o ajudasse a cultivar o alimento. Pás primitivas de pedra eram utilizadas para cavar e plantar, o homem viu-se evoluindo na manufatura por necessidade de sobrevivência.Já o período Neolítico, também chamado de Período da Pedra Polida, marca a última fase da Idade da Pedra. Através da agricultura desenvolvida na era Mesolítica o homem pode reproduzir, criando pequenas tribos e aglomerações através da terra. Além desse marco na história, o Período Neolítico é marcado pela descoberta do fogo, o homem faz a descoberta deste elemento proporcionando a utilização de novos insumos. Com essa grande evolução, o homem passou a utilizar além da pedra, outros materiais como ossos, argila e a cerâmica (argila + fogo). O homem e seus iguais deixaram as cavernas, passando a viver em pequenas tribos e ocas construídas de materiais simples como argila, pedra e aglomerados de argila e palha. Além disso, neste período ouve a criação de alguns padrões de vestimentas entre as tribos. O que determinava a qual aglomeração um determinado ser per¬tencia, essa ação permitia diferenciar o povo amigo de inimigo, diminuindo as guerras entre aliados.Outro fator bastante importante para a era Neolítica é a utilização do senso de seleção com os animais, o homem começa e entender os conceitos sobre domesticação e passa a consumir os produtos provenientes de alguns animais (pecuária), como: leite, ovos, banha, carnes de engorda, etc. Este consumo só era possível devido a capacidade de cultivar do homem, onde ele podia alimentar os animais domesticados para usufruir de seus produtos. Ao final da Idade da Pedra então o homem possui os recursos de manufatura de ferramentas e utensílios, agricultura, pecuária, presença de tribos mais organizadas, a descoberta do fogo e o início da utilização de outros insumos para a confecção de suas ferramentas.1.3.2 A Idade dos Metais
16A Idade dos Metais só foi possível devido a principal descoberta do homem no período Neolítico. O fogo trouxe a possibilidade de trabalhar com diferentes materiais, como cerâmicas e os metais que foram posteriormente incluídos em suas manufaturas. Alguns utensílios antes produzidos em pedra e ossos passavam a ser constituídos de metais como o cobre, ligas do cobre e o ferro. Os insumos para caça, agricultura e pecuária, antes produzidos em materiais que se deterioravam com certa facilidade, foram substituídos pelos confeccionados com metais. Isso proporcionou maior eficiência, estabilidade e durabilidade as ferramentas utilizadas no cotidiano do homem desta era. A utilização dos metais como insumo de produção possibilitou ao homem descobertas básicas relacionadas a ciências dos materiais, como: ponto de fusão, dureza, maleabilidade e outras características físicas dos metais. A partir dessa ida¬de o homem começou a diferenciar metais, criando ligas metálicas e aperfeiçoando sua manufatura com este insumo.Durante a manufatura de alguns itens, o homem foi descobrindo novos materiais, novas misturas e como realiza-las com sucesso. A criação destas novas ligas permitiu que os materiais dessem mais um passo em seu processo de evolução, a partir destas misturas o homem chegou ao cobre, bronze e ferro.1.3.3 A Idade do Cobre Estratificando a Idade dos Metais, pode se citar primeiro a Idade do Cobre. Este foi o primeiro metal utilizado pelo homem para fins de manufatura, sucedeu o período Neolítico. Com o uso do fogo o cobre poderia ser moldado facilmente para diversos formatos, sendo possível confeccionar variadas formas.Este material encontra-se na natureza de duas formas, uma delas é em forma de óxidos. Acredita-se que o primeiro minério utilizado pelo homem tenha sido um carbonato, chamado de malaquita - Cu2(OH)2(CO3). Através de fundição deste minério na confecção de cerâmicas o homem descobriu o cobre.Com a chegada desta era o homem descobria a base da indústria metalúrgica e siderúrgica. Para acrescentar conceitos, acesse: https://bit.ly/3qS9m1n. (Acesso em: 29 jan. 2021).Malaquita - Cu2(OH)2(CO3) é um carbonato decobre utilizado para a produção de ligas de cobre para a indústria. Para acrescentar conceitos acesse: https://bit.ly/2NrdMOW. (Acesso em: 29 jan. 2021).BUSQUE POR MAISBUSQUE POR MAIS
17Por se tratar de um material com excelente condutibilidade elétrica e térmica o cobre torna-se um material muito fácil de ser trabalhado, essa capacidade na Idade do Cobre fez com que ele fosse cada vez mais empregado, dando a possibilidade da criação e evolução em suas diferentes ligas.1.3.4 A Idade do BronzeO conceito de liga metálica é simples, utilizam-se dois ou mais materiais para fabricar um novo “material” desde que pelo menos um destes componentes seja um metal. Esta liga possui propriedades de todos os materiais utilizados em sua confecção. Normalmente na engenharia utilizam-se mais ligas metálicas do que os próprios metais puros, isso porque as propriedades físicas destes se complementam formando uma liga mais proveitosa. O bronze é uma liga metálica que possui em sua composição cerca de 90% de Cobre (Cu) e 10% de Estanho (Sn). A idade do bronze se caracterizou pela mistura destes materiais gerando a liga metálica chamada bronze. Muitas literaturas abordam a idade do bronze logo depois do período Neolítico, mas outros autores como Navarro (2006) ditam indícios da idade do cobre entre estas duas eras (Pedra-Bronze) justamente pelo período de descobrimento da possibilidade de misturar dois materiais diferentes.Esta era é marcada pelo início da metalurgia de fato, onde o homem começa a misturar materiais diferentes como o bronze (Cu e Sn) para obtenção de ligas para manufatura. Todavia o bronze se tornara um insumo caro, e na sua concepção apenas pessoas com maior poder de compra possuíam acesso à esta liga metálica. Após certo tempo de uso, a prática de misturar ambos metais se tornou mais comum, o que reduziu seu preço de mercado chegando até as mão de classes média-baixas.1.3.5 A Idade do FerroCom o avanço dos conhecimentos sobre a mistura de dois ou mais materiais, o homem finalmente chega a idade do ferro, período esse em que a pré-história teria chegado ao seu fim. O ferro passou a substituir o cobre nas manufaturas do homem. Este é o marco histórico que encerra a linha do tempo da evolução básica dos materiais. Esta era foi inicialmente observada no Oriente Médio, onde o homem descobriu a possibilidade de extrair o minério de ferro das rochas e confeccionar seus utensílios. Com o tempo este material foi substituindo o cobre e o bronze, isso porque o homem viu que o elemento ferro (Fe) estava mais presente na natureza, e proporcionava também maior durabilidade e resistência em suas manufaturas.Partindo do Oriente médio, a Idade do Ferro passou pelo Egito, Grécia, Áfri-ca, Europa, Índia e Ásia. A América não havia feito esta descoberta, então algum tempo depois a Europa, através da sua caravana de colonização apresentou artigos de ferro aos nativos desta área. Nesta era o homem descobriu não apenas o ferro, mas pode evoluir em outros segmentos. Um dos principais segmentos que evoluíram com esta descoberta foi a construção, o homem viu-se construindo pontes, fortalezas e moradias com o auxílio deste insumo. Neste período as atividades de tecelagem e cerâmica também evoluíram, o que permitiu que o homem pudesse combinar recursos para crescer como sociedade.
18Tornou-se comum o ato de misturar o ferro com outros elementos, criando ligas metálicas que conferiam diferentes propriedades aos insumos criados. As ligas de ferro tornaram-se o principal material utilizado na construção, produção, agricultura, etc. Neste período era comum a presença de muitos ferreiros nas cidades, o que tornou a prática de forja bastante prestigiada.A partir do século XIX o homem desenvolveu novos meios de processamento de materiais, surgiram novas técnicas de fundição e com isso uma liga muito importante para o mundo, o aço. A liga metálica chamada aço é composta principalmente de ferro (Fe) e carbono (C), estas proporções podem chegar em até 97% Fe, 2%C e 1% de outros elementos ou impurezas, variando dependendo dos processos e aplicações. A partir das evoluções do final da Idade do Ferro, o homem saiu do período pré-histórico e começou uma jornada de desenvolvimento sem limites. Com a descoberta do aço o homem pode evoluir não só em construções, manufatura, agricultura, pecuária, mas também em inovações e novas tecnologias para continuar evoluindo na utilização dos materiais.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
24 Um exemplo clássico de liga metálica é sem dúvida o aço, esta liga é o insumo mais utilizado no mundo (SHACKELFORD, 2008). O ferro (Fe) sozinho não configura boa propriedades para aplicações reais, devido a sua alta fragilidade e alta oxidação. Desta forma adicionam-se quantidades consideráveis de carbono (C), Silício (Si), Enxofre (S), Fosforo (P), Manganês (Mn) e outros elementos para melhorar suas propriedades criando a liga metálica que se conhece por aço. “Classicamente, define-se aço como uma liga ferro-carbono com até cerca de 2% de carbono. Este limite é associado à máxima solubilidade do carbono no ferro com estrutura CFC” (COLPAERT, 2008, p. 10). A composição química de muitas ligas metálicas pode variar dependendo dos métodos de processamento, local ou outras circunstâncias, contudo existem valores limites tabelados para que uma liga seja classificada de acordo com os tipos existentes. Este limite se dá pela solubilidade da mistura em determinada configuração estrutural.“[...] existe uma concentração máxima de átomos de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma solução sólida; isso é chamado limite de solubilidade.” (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2021, p. 226). Esta solubilidade está dire-tamente ligada às condições que envolvam o processo e a temperatura em que ele é executado. As ligas metálicas possuem duas principais ramificações, ligas ferrosas e não ferrosas. Para que uma liga seja classificada com ferrosa, é necessário que o Fe seja o principal elemento da mistura. Já a classificação não ferrosa se dá pelo inverso das ligas ferrosas, como um exemplo clássico destas ligas pode-se citar: ligas de alumínio, níquel, cobre, dentre outras.A rede de átomos de um material metálico é ordenada, bem dispostas ao longo de sua estrutura. Essa configuração permite ao material propriedades como: rigidez, resistência à fraturas e ductilidade. Além disso, como já explicitado, os elétrons livres dão ao material uma excelente condutibilidade (térmica e elétrica), por este motivo os metais são considerados condutores de eletricidade. A composição química das ligas metálicas podem variar conforme diversas literaturas, entretanto, existem limites máximos e mínimos que configuram a estas ligas proprieda-des distintas. Um exemplo é o aço inoxidável. Esta liga composta majoritariamente de ferro e cromo (Fe-Cr) possui uma gama de variações em sua composição, o que por sua vez configura a este tipo de liga propriedades distintas, tabeladas e catalogadas.FIQUE ATENTOOs materiais poliméricos, ou simplesmente polímeros podem ser caracterizados como hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos são constituídos apenas de Carbono (C) e Hidrogênio (H), estes compostos são normalmente provindos do petróleo. A principal característica dos polímeros é sua massa molar elevada. Essa característica se dá pela presença de muitas unidades de repetição em sua estrutura.2.2 POLÍMEROS
25 O nome “polímeros” é resultante da configuração estrutural deste material, sua estrutura é formada pelo agrupamento de unidades de repetição pequenas chamadas de monômeros. Por este motivo seu nome pode ser dividido em duas partes, Poli (Muitos) + Meros (Parte). Para a confecção de um polímero se usa um processo denominado polimerização, uma reação química capaz de combinar vários monômeros (SHACKELFORD, 2008).Estematerial possui baixa condutibilidade, ou seja, é um bom isolante térmico e elétrico, são leves se comparados aos outros materiais, porém possuem baixa resistência mecânica. Os polímeros no geral são materiais bastante flexíveis e possuem uma densidade baixa. Este material possui classificações de acordo com: ao número de monômeros, a natureza, processamento e comportamento mecânico (BILLMEYER JR., 1984).Estudiosos contestam sobre os polímeros serem materiais relativamente novos no mundo, pois existem indícios que comprovam o uso de polímeros já nos tempos antigos. Como por exemplo, um verniz oriundo de uma árvore Rhus vernicflua, que os chineses já utilizavam em 1000 a.C. Este verniz era utilizado como tinta para obtenção de características impermeáveis para móveis até meados de 1950 (GORNI, 2003). Estes materiais são mais comuns no cotidiano das pessoas do que elas imaginam, a Figura 3 demonstra alguns objetos simples confeccionados a partir dos polímeros:Para se estudar os polímeros, é necessário que se tenha um conhecimento bá-sico de química orgânica. Este ramo da química estuda os compostos oriundos do carbono com propriedades definidas. Recomenda-se a leitura da Capítulo 11 “Introdução a Química Orgânica” do Livro “Química Geral: Conceitos Essenciais” de Chang (2010). Disponível em: https://bit.ly/3cFduNa. Acesso em: 29 jan. 2021.BUSQUE POR MAISFigura 3: Objetos Fabricados de Polímeros Comumente Utilizados Pelo HomemFonte: Callister Jr. e Rethwisch (2021, p. 09)
26 Ao se tratar do número de monômeros, os polímeros podem ser classificados como homopolímero ou copolímero. Homopolímero é o material proveniente de um único tipo de monômero, ou seja, a sua rede de repetição contém apenas um monômero desde a polimerização até a concepção do material. Já o copolímero é o material que possui dois ou mais tipos de monômeros em sua composição. Em relação à natureza dos polímeros, podemos citar os naturais ou sintéticos, sendo os naturais aqueles encontrados na natureza, como o caso da borracha, amido, celulose, glicogênio, etc. Os polímeros sintéticos são aqueles concebidos através de laboratório, normalmente utilizam como base produtos derivados do petróleo, podem-se citar exemplos: acrílico, PVC (policroreto de vinila), polipropileno, polietileno, etc. A classificação de acordo com o método de processamento pode ser: adição, condensação ou rearranjo. Os polímeros de adição são aqueles resultantes da adição repetitiva de monômeros. Os polímeros de condensação são aqueles resultantes da adição de monômeros diferentes, com a remoção de uma molécula de ácido, álcool ou água na polimerização. Os polímeros de rearranjo, como seu próprio nome sugere, são os polímeros resultantes do rearranjo das estruturas químicas na polimerização.Em se tratando de comportamento mecânico os polímeros podem ser borrachas (elastômeros) ou plásticos. As borrachas possuem classificação natural ou sintética, ou seja, podem ser encontrados na natureza ou sintetizados em laboratório à base de petróleo, sua principal característica é a elasticidade, este tipo de polímero pode receber grandes quantidades de deformação retornando ao seu formato inicial. Já os plásticos são oriundos da soma de diversos monômeros, utilizando o petróleo como o principal insumo, estes polímeros podem ser termofixos ou termoplásticos. Os polímeros termofixos são aqueles que quando expostos a altas temperaturas, torna-se rígidos e esta condição é irreversível, não sendo possível recicla-los depois. Este comportamento se dá principalmente pela força da ligação em sua estrutura, pois este material possui ligações primárias. Já os termoplásticos apresentam comportamento inverso, com o aumento de temperatura eles se tornam mais flexíveis, podendo ser moldados e reciclados. Esta característica também é consequência do tipo de ligação química que este material possui, neste caso as ligações são secundárias e fraca entre cadeias, uma das ligações que este material apresenta é a ligação de Van der Waals.Estudiosos estimam que o plástico seja o material mais usado no futuro, isso de-vido ao leque de propriedades que ele possui. Pensando em inovação e meio am-biente, algumas empresas já estão estudando e desenvolvendo projetos sobre o plástico verde. Recomenda-se a leitura da reportagem “Os novos tipos de plás-tico que podem revolucionar a indústria”. Disponível em: https://bit.ly/3qUCl4E. Acesso em: 29 jan. 2021.BUSQUE POR MAISExistem dois principais fatores que limitam o uso dos polímeros em massa, o primeiro de-les está relacionado à matéria prima deste material que configura em sua maioria como VAMOS PENSAR?
27fontes não renováveis. Outro fator crucial na utilização dos polímeros está relacionado ao descarte destes materiais, principalmente pela falta de informação dos usuários finais. Em um destes impasses a empresa “ABC” fabricante de embalagens de produtos deseja aperfeiçoar seu processo, por estar sendo fiscalizada pelo órgão ambiental devido à gran-de produção de resíduos sólidos em seu processo e também no pós-venda do produto. A empresa está fazendo um estudo para substituir a matéria prima de sua produção para um polímero que permita a reciclagem e seja menos prejudicial ao meio ambiente. Com os conhecimentos adquiridos ao longo do capítulo, qual ou quais seriam os melhores meios de mitigar os problemas causados pela utilização da matéria-prima atual?Os materiais cerâmicos são materiais sólidos, cristalinos e inorgânicos. Como estudado, o uso deste material não é tão recente pelo homem, já que desde a descoberta do fogo no período Neolítico a espécie homo sapiens vêm utilizando cerâmicas em suas atividades cotidianas. Estima-se que este uso passe dos 15 mil anos de existência. O termo cerâmica é derivado da palavra grega “kéramos”, que traduzida para a língua portuguesa significa “terra queimada”. Os gregos deram este nome ao material devido o método de obtenção dele, onde as cerâmicas eram confor¬madas, moldadas conforme solicitação e posteriormente levadas ao fogo para adquirirem propriedades desejadas da aplicação deste material.Sua composição química é dada na maior parte do tempo por argila, e esta é compota por hidróxidos de alumínio que são ligados a óxidos de silício através de ligações fortes. Todavia para que o material apresente as propriedades desejadas após a queima, se adicionam sílica, feldspato, caulim, talco, amianto, volatonita, silimanita e outros. A princípio, quando se observa um material cerâmico (Figura 4) é possível que se tomem conclusões precipitadas sobre suas propriedades, vendo-as como materiais frágeis e sem durabilidade. Este pré-conceito antes de estudar o material é resultado do cotidiano do ser humano, uma vez que ao lançar uma cerâmica ao solo ou desferir golpes sobre ela, a mesma se lasca, trinca ou quebra (ASHBY; JONES, 2007).2.3 CERÂMICOSO vidro inorgânico também faz parte da família dos materiais cerâmicos, sua composi-ção química mais comumente vista pode chegar até 70% de sílica somando-se a nitretos e óxidos. Os vidros possuem todas as propriedades dos materiais cerâmicos, sua única diferença está ligada ao seu arranjo atômico, sendo este regular, o que configura a este material a característica transparente e não amorfo como as outras cerâmicas.FIQUE ATENTO
28 Contudo, os materiais cerâmicos possuem elevada resistência mecânica e dureza, estas propriedades não costumam ser alteradas quando o material é elevado à altas temperaturas. Assim como os polímeros, os cerâmicos são péssimos condutores de energia, fazendo com que sejam classificados como materiais isolan¬tes. Uma característica crucial deste material é a capacidade de armazenar calor por longos períodos, esta característica é chamada de refratária. Os materiais cerâmicos são refratários e por isso são utilizados em diversos processos onde existe anecessidade de manter o calor em determinado ambiente ou processo. A aplicação mais comum para este tipo de material é sem dúvida como refratários em equipamentos e processos industriais, como fornos, turbinas e salas pós tratamento térmico. Um exemplo clássico da aplicação da cerâmica como refratário são os revestimentos internos nos altos fornos, equipamento utilizado em indústrias siderúrgicas para a transformação do minério de ferro em aço. Outras aplicações dos materiais cerâmicos são: utensílios domésticos no dia a dia das pessoas, tijolos, vasos sanitários, telhas, pias e lavabos, azulejos, pisos, pastilhas de freio automotivo, etc. Este material também pode ser encontrado como materiais aditivos na produção de tintas, pneus, plásticos, outros.As características dos materiais cerâmicos estão principalmente ligadas a estabilidade química do material, uma vez que ela é resultante das ligações químicas presente neles que são principalmente: iônica e covalente. Estas ligações são de acordo com Callister Jr. e Rethwisch (2021) as mais fortes que existem na natureza. A fragilidade dos materiais cerâmicos é outra característica bem peculiar, uma Figura 4: Objetos Fabricados de Cerâmica Comumente Utilizados Pelo HomemFonte: Callister Jr. e Rethwisch (2021, p. 09)Os materiais cerâmicos apresentam alta longevidade se comparados aos demais, isso porque não sofrem alterações nas propriedades com a presença do calor, não se degra-dam (oxida) com os gases presentes na atmosfera como os metais, não são afetados por inchamento ou dissolução como os polímeros e também não perdem propriedades se expostos ao sol.FIQUE ATENTO
29Quadro 1: Classificação dos CompósitosFonte: Elaborado pela Autora (2021)vez que mesmo possuindo as ligações químicas mais fortes da natureza elas ainda torna-se quebradiças se expostas a esforços mecânicos bruscos. Esta característica é resultante de defeitos alocados à estrutura do material (contorno de grãos, micro trincas, porosidade, etc), que geram muitas tensões internas em sua estrutura.Materiais compósitos são aqueles obtidos através da mistura de dois ou mais materiais diferentes. Em suma, a fabricação deste tipo de material tem como prin¬cipal objetivo a criação de um novo material com propriedades já existentes em outros já conhecidos. Isso porque muitas vezes os processos de fabricação e os tratamentos não são suficientes para agregar a um tipo de material uma propriedade específica.A fabricação de um material compósito normalmente é dada através da escolha de um material base que recebe o nome de matriz e um material de adição que pode ser denominado fase. Um exemplo clássico deste tipo de material é a fibra de vidro, que tem como material base um insumo caracterizado como polimérico e uma fase dispersa caracterizada como cerâmica (vidro). Os materiais compósitos são subdivididos em três grupos, compósitos reforçados com partículas, reforçados com fibras e estruturais. A principal diferença entre esta subdivisão está relacionada ao comportamento das matrizes e fases. Cada subdivisão se comporta de uma maneira para atender certo tipo de solicitação na aplicação do material. Esta subdivisão pode ser melhor compreendida a partir do Quadro 1:Como visto, os compósitos reforçados por fase particulada possuem uma única matriz, e as fases são posicionadas de forma dispersa em meio a matriz. Um exemplo deste tipo é o concreto onde o cimento é a matriz e as fases são areia, britas e outros. Já os compósitos por reforços fibrosos também possuem uma única matriz, com a diferença de que suas fases são materiais fibrosos como é o caso das fibras de vidro, onde a resina (polímero) é a matriz e o vidro a fase.Já nos casos de compósitos estruturais não existe apenas uma matriz, sua concepção se dá através do empilhamento de matrizes diversas. Um exemplo clás¬sico e a fuselagem de aeronaves que são produzidas a partir de várias matrizes de carbono, formando uma espécie de sanduiche de carbono. O estudo e compreensão dos compósitos é importante para a ciências dos materiais porque possibilita a criação de algo novo. Através do conhecimento de propriedades de materiais distintos, se pode obter um material inovador e capaz de possuir agregar que não seriam adquiridas utilizando um único material.Estes materiais são amplamente utilizados na construção civil, plantas de energia como hidrelétricas e centrais térmica, siderúrgicas, fábricas automotivas, medicina, 2.4 COMPÓSITOSCompósitoTipo de MatizFaseExemploPartículasÚnicaDispersaConcretoFibrososÚnicaFibrasFibra de VidroEstruturais2 ou mais-Fuselagem de Aeronave
30comunicação (antenas), artigos de esporte e lazer, plataformas off-shore para extração de petróleo e diversas áreas do mundo inteiro. A ciência evolui a cada dia, assim como a evolução do homem desde a era antiga até as descobertas da era moderna. Com os materiais isso não é diferente, ao longo das eras os materiais são estudados pelo homem a fim de novas tecnologias serem inseridas no mundo como fonte de otimização para as operações de engenharia, medicina, ciências e outras. Dentro das inovações dos materiais, citam-se os semicondutores e os biomateriais. Os materiais Semicondutores são materiais com propriedades elétricas entre metal e cerâmica, eles encontram-se em um meio termo entre a capacidade de conduzir eletricidade de um metal, mas possuem também a capacidade de armazenar energia como as cerâmicas. Estes materiais podem ser compostos de silício, gálio, zinco, germânio, cádmio e outras adições (SHACKELFORD, 2012).Os semicondutores são fabricados como monocristais devido à alta sensibilidade deles. O processo de fabricação destes materiais precisa ser bastante minucioso, pois são materiais muito sensíveis e com isso a tolerância de impurezas na composição química é mínima. Estes materiais precisam estar puros, pois níveis elevados de impurezas afetam diretamente sua propriedade (condutibilidade). Em determinados casos a condutibilidade elétrica dos semicondutores podem ser controladas. Adicionando-se impurezas aumenta a capacidade de conduzir do material, da mesma forma que eliminando impurezas diminui sua condutibilidade. Esta prática é normalmente utilizada para a produção de componentes eletrônicos utilizados para a fabricação de circuitos elétricos. Existem duas classificações para este material: intrínseca e extrínseca. Quan¬do a propriedade deste material depende principalmente do metal (puro), chama-se de intrínseco. Já no caso da extrínseca, a condutibilidade depende principalmente do controle de impurezas do material (VAN VLACK, 1973).A criação dos semicondutores foi um marco para a indústria de eletrônicos. Este material é o principal insumo utilizado na produção de componentes como: transistores, diodos, chips, microprocessadores e demais componentes tecnológicos avançados.Outra grande evolução dos materiais foi a descoberta dos biomateriais, isso revolucionou a medicina em todos os aspectos. Estes materiais são utilizados na medicina, inseridos no corpo humano a fim de resolver algum problemas de saúde, substituir partes faltantes, compor mecanismos para promover um bom funcionamento do corpo hospedeiro.Como os biomateriais são utilizados internamente no corpo humano, precisam ser materiais estéreis, ou seja, não tóxicos e ao mesmo tempo, que não reajam ou interajam com o corpo hospedeiro. Dessa forma, utiliza-se qualquer classe de materiais para sua construção, desde que se respeite a capacidade de ser inerte ao corpo humano.Existem várias áreas da medicina que já utilizam os biomateriais, como por exemplo: cardiologia, odontologia, oftalmologia e ortopedia. Na área de cardiologia os biomateriais são utilizados na forma de componentes para o sistema vasculare circulatório. Na odontologia são utilizados em próteses dentárias, implantes e 2.5 SEMICONDUTORES E BIOMATERIAIS
31restaurações de anomalias. Na área da oftalmologia estes materiais são empregados em lentes e até olhos artificiais para selagem da cavidade ocular. Já na ortopedia os biomateriais aparecem com mais frequência, são utilizados para a substituição de diversas articulações e até mesmo ossos, como implantes em joelhos, cotovelo, ombro, quadris e outros locais onde se exista a possibilidade de substituição.As novas tecnologias e os novos estudos acerca dos materiais proporcionam uma linha quase infinita de emprego dos insumos existentes na natureza. Através do estudo e compreensão das propriedades pode-se chegar à conclusão de que o conhecimento dos materiais é importante não só para profissionais da área de en¬genharia, medicina, construção ou alimentícia, mas para profissionais de todas as áreas do conhecimento. Cada material possui sua aplicação e se empregado de forma incorreta podem haver consequências severas, principalmente em se tratando de aplicações mais delicadas como os biomateriais. Todavia é necessário para o engenheiro conhecer a classificação e subdivisão básica dos materiais disponíveis para uso.
ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA
40modelo, foi a criação de um modelo chamado mecânico ondulatório. Neste modelo os elétrons são caracterizados tanto como ondas ou partículas, portanto não se movem em orbitais ao redor do núcleo, mas sim podem aparecer em qualquer posição em seu interior, assim nasceu o conceito de nuvem de elétrons.3.1.2 Caracterização de Elétrons – Números QuânticosOs números quânticos são os quatro parâmetros que a química utiliza para caracterizar os elétrons. Eles são nomeados da seguinte forma: • Número quântico principal – n• Número quântico secundário – l• Número quântico magnético – mt• Número quântico Spin – s A classificação de elétrons é a divisão segundo os níveis eletrônicos classificados por Bohr, que estão organizados em camadas e subcamadas. As camadas (número quântico principal) são definidas por letras maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q. Já as subcamadas (número quântico secundário) são nomeadas por letras minúsculas: s, p, d e f estas subcamadas comportam 2, 6, 10 e 14 elétrons respectivamente, como esquematizado no Diagrama de Pauling na Figura 7. O “mt” é o responsável por definir quantos estados uma subcamada pode ter, onde “s” tem único estado, “p” três estados “d” cinco estados e “f” sete estados. Já o spin é diretamente relacionado com o momento de spin (sentido de rotação) que pode ser positivo ou negativo (1/2 | -1/2), este momento cria campos magnéticos gerando forças que podem se atrair ou repelir (FONSECA, 2013). 3.1.3 Configuração EletrônicaAtravés da compreensão dos números quânticos é possível realizar estudos sobre a configuração eletrônica dos átomos. A configuração eletrônica estuda a disposição de elétrons na eletrosfera do átomo em sua configuração fundamental. A configuração Figura 7: Diagrama de PaulingFonte: Elaborado pela Autora (2021)
41Figura 8: Número Quântico Principal Esquematizado na Órbita Do ÁtomoFonte: Elaborado pela Autora (2021)Tabela 2: Quantidade Máxima de Elétrons por CamadaFonte: Elaborado pela Autora (2021)Tabela 3: Exemplos de Distribuições Eletrônicas de Alguns ElementosFonte: Elaborado pela Autora (2021)ou estado fundamental de um determinado átomo é dada pela disposição dos elétrons em seu menor nível de energia, que pode ser chamado também de estado estacionário do átomo. Com base nos modelos atômicos de Bohr e Rutherford a química pode estu¬dar e aperfeiçoar os conceitos de distribuição eletrônica. Isso devido ao experimento da luz feito por Bohr, comprovando a disposição dos elétrons em níveis de energia quando estacionados. Estes níveis de energia puderam ser descritos através do número quântico principal (n), variando entre 1 e 7 (K, L, M, N, O, P, Q) na órbita nuclear do átomo, como visto na Figura 8: Cada uma das camadas definidas pelo “n” recebe uma quantidade máxima de elétrons, esta informação está apresentada na Tabela 2:Através destes conhecimentos, qualquer elemento da tabela periódica pode ser distribuído utilizando estas camadas. Como exemplo de distribuições eletrônicas pode-se acompanhar a Tabela 3:Nível (n)1234567CamadaKLMNOPQQtd. Elétrons28183232182ElementoKLMNOPQHidrogênio – H11------Carbono – C624-----Cálcio – Ca202882---
42Contudo o modelo de Bohr não satisfazia a necessidade da distribuição de elétrons nos subníveis de energia da nuvem de elétrons. Desta forma Linus Pauling aperfeiçoou a distribuição eletrônica criada por Erwin Madelung, para explicitar a ordem dos elétrons dentro das orbitais. O diagrama de Linus Pauling (Figura 7), é a forma de descrever a distribuição dos elétrons na eletrosfera, seu conceito é que para os níveis de energia de 1 a 7 existem subníveis (s, p, d, f) ligados às órbitas do núcleo. Os orbitais possuem quantidade máxima de elétrons que eles podem com¬portar, estes números podem ser vistos na Tabela 4: Ao observar o diagrama de Pauling, nota-se a conotação com três principais elementos, 1s2 onde:• 1 – Camada / Nível• s – Subnível• 2 – Número máximo de elétrons comportados Observa-se na Figura 9 a distribuição eletrônica do Gálio:• Gálio - Ga• Z = 31• Distribuição - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4s2 4p1 Como visto, o número atômico (Z) do Gálio é distribuído conforme a capaci¬dade máxima de cada subnível, respeitando a ordem na diagonal, finalizando em uma extremidade da seta e iniciando em outra. A regra da diagonal é simples, cada seta termina na extremidade da outra. Sendo a ordem correta do diagrama: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2 - 3d10 – 4p6 - 5s2 - 4d10 - 5p6 - 6s2 - 4f14 - 5d10 - 6p6 - 7s2 - 5f14 - 6d10 - 7p6.Subnível (i)spdfOrbitais por (i)1357Qtd. Elétrons261014Tabela 4: Quantidade Máxima de Elétrons por SubcamadaFonte: Elaborado pela Autora (2021)Figura 9: Distribuição Eletrônica do Gálio (Ga)Fonte: Elaborado pela Autora (2021)
43 Dessa forma o último subnível que é preenchido é o 4p¹, como ele possui espaço para 6 elétrons comporta o 31° do elemento finalizando a distribuição. O último subnível da distribuição é chamado de camada de valência.Grande parte das propriedades dos materiais podem ser explicadas levando em consideração as ligações interatômicas dos átomos em sua composição. Quanto mais distantes, menor é a força interatômica de ligação, mas quando os átomos se aproximam esta ligação se fortifica. As forças interatômicas podem ser classificadas como repulsivas ou atrativas, e de acordo com Shackelford (2008) as ligações ainda podem ser: metálicas, covalentes, iônicas e de van der Waals (secundárias). Se comparadas as ligações existentes pode-se dizer que a ligação de van der Waals é relativamente fraca em relação as demais. As ligações interatômicas dos sólidos são complexas, onde ocorrem em grande quantidade dadas baixas taxas de tempo. A energia gerada por estas ligações irá depender do tipo de material e como elas se comportam, bem como qual o tipo de ligação o sólido possui. As ligações iônica, covalente e metálica são consideradas ligações primárias já a ligação de van der Waals é uma ligação secundária, dessa forma cada uma delas terá uma magnitude diferente de energia. Cada tipo de ligação existente condiciona-se pelos elétrons na camada de valência e das ordenações eletrônicas dos átomos. Cada ligação tem um comportamento diferente, influenciando as propriedades dos físicas materiais em diferentes segmentos. Um exemplo clássico são materiais que possuem altos níveis de energia das ligações, estes normalmente possuem ponto de fusão também elevado.3.2.1 Ligação iônicaA ligação iônica é uma das mais simples de ser compreendida, isso porque ela compreende a ligação entre materiais metálicos e ametálicos. Os elementos metálicospossuem facilidade em perder os elétrons localizados em sua camada de valência, e por isso os não metálicos possuem certo interesse, pois estes necessitam da adição de elétrons em sua camada de valência para serem estáveis.Quando dois elementos cedem ou recebem elétrons eles passam a se comportar como um gás inerte, isso por estarem com configuração estável. A condição estável em um elemento indica que todos os orbitais da eletrosfera estão preenchidos com os elétrons necessários. Após esta ligação os elementos se tornam íons, ou seja, estão eletricamente carregados.A ligação iônica mais ilustrativa que existe é sem dúvida o NaCl (Cloreto de Sódio), o sal de cozinha. A Figura 10 ilustra este fenômeno:3.2 LIGAÇÕES INTERATÔMICA DOS MATERIAIS
44No esquema ilustrado o metal Sódio (Na), cede para o ametal Cloro (Cl) seu elétron da camada de valência. Ambos se tornam íons (Na+ e Cl-), sendo o Sódio um cátion (carga positiva) e o Cloro um ânion (carga negativa). Assim ambos os íons formam a ligação iônica originando o NaCl (Cloreto de Sódio), mais comumen¬te conhecido como o sal ou sal de cozinha.Apesar da ligação iônica ser uma das mais simples de ser estudada, ela se caracteriza como uma ligação não direcional. Uma ligação não direcional se caracteriza pelo comportamento “aleatório” dos elétrons, onde quaisquer elementos eletropositivos e negativos se atrairão sem levar em consideração a direção para onde estão indo. 3.2.2 Ligação CovalenteA ligação covalente acontece entre elementos com níveis mínimos de diferença de eletronegatividade, dessa forma estes elementos estão uns próximos aos outros na tabela periódica. A configuração estável nessa ligação se dá pelo compartilhamento de elétrons, diferente da ligação iônica que doa ou recebe, na covalente os elementos partilham seus elétrons. Dessa forma os átomos covalentes podem compartilhar um ou mais elétrons e eles passam a ser de ambos.A Figura 10 esquematiza uma ligação covalente de uma molécula de H2 (Hidrogênio).Nesta ligação ambos os elementos compartilham seu único elétron, fazendo com que ambos passem para a configuração estável. Neste estágio ambos passam a ser donos de ambos elétrons. Esta ligação é bastante presente em sólidos elementares, como por exemplo o Carbono (C), Diamante, Silício (Si), Germânio (Ge), etc. As ligações covalentes possuem uma característica de ser muito fortes, como é Figura 10: Etapas da Ligação Iônica NaClFonte: Callister Jr. e Rethwisch (2021, p. 28) Figura 11: Ligação Covalente do H2Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2021, p. 31) 
45Figura 12: Ligações covalentes na molécula de águaFonte: Universidade Federal do Rio Grande do SulFigura 13: Ligação Metálica de um Átomo QualquerFonte: Callister Jr. e Rethwisch (2021, p. 34) o caso do diamante, que possui uma dureza elevada e sua temperatura de fusão pode chegar até 3550°C. Elas também podem ser fracas, como é o caso do bismuto, que tem baixa dureza e temperatura de fusão de 270°C.Ao contrário da ligação iônica, a ligação covalente é direcional, ou seja, ela possui direção (elementos compartilhados). O direcionamento das ligações podem formar ângulos, como a água (H2O) onde o átomo de O (Oxigênio) tem caráter negativo e o H (Hidrogênio) positivo, criando um ângulo entre os dois H presentes, como mostra a Figura 12.3.2.3 Ligação metálica A ligação metálica, junto com a iônica e a covalente, formam o trio de ligações primárias das interações entre os elementos, estas ligações são normalmente fortes. A ligação metálica ocorre nos elementos metálicos e suas ligas, esta ligação é não direcional assim como a ligação iônica. Como os metais possuem de 1 a 3 elétrons livres em sua camada de valência eles são conceituados eletropositivos. Os elétrons encontram-se livres na nuvem de elétrons que orbitam os elementos, e caracterizam algumas propriedades físicas dos metais. A Figura 13 esquematiza a ligação metálica descrita: Neste esquema os elétrons que estão na camada de valência dos metais, não se ligam a nenhum átomo, ficando livres para movimentarem ao longo de to-da a extensão do metal, funcionando com uma espécie de força que mantém todos próximos e ligados. 
46Os elétrons dos elementos que não são parte da camada de valência em conjunto com os núcleos, formam núcleos carregados chamados de iônicos, com carga positiva que se equivalem com a carga negativa dos elétrons da camada de valência (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2021).3.2.4 Ligação Van Der Waals As ligações de van der Waals também são conhecida como ligações secundárias. Diferente das ligações existentes, esta é uma ligação de baixa força de interação. Este nome é dado a qualquer ligação interatômica relativamente fraca entre os elementos. De forma natural, esta ligação existe em qualquer ligação entre dois elementos, mas quando existe a presença de qualquer uma das ligações primárias, a força da ligação de van der Waals é tão baixa que chega a ser desprezível. Estas ligações apesar de fracas estão subdivididas em quatro principais tipos:• Atração entre dipolos permanentes;• Atração entre dipolos induzidos;• Forças de dispersão• Pontes de hidrogênio;A causa raiz desta ligação é chamada de polarização de moléculas, e ela é originada principalmente de dipolos elétricos, formados em toda a extensão de uma molécula assimétrica, isso caracteriza a presença tanto de polos positivos quanto negativos na molécula em questão. A polarização molecular acaba gerando a força de atração dos dipolos permanentes. Para os dipolos induzidos, este fenômeno ocorre em moléculas apolares, ou seja, a aplicação de um campo eletromagnético é capaz de polarizar a molécula (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2021). Já as forças de dispersão estão presentes nas moléculas simétricas e também nos gases nobres. De acordo com a movimentação eletrônica das moléculas é possível que ocorra uma polarização. Esta força é fraca, mas é capaz de manter as moléculas dos gases nobres ligadas entre si (unidas). Pontes de hidrogênio se caracterizam pela ligação de um átomo de hidrogênio com átomos bem maiores, como F (Flúor), O (Oxigênio), N (Nitrogênio) e outros. Dentro da classificação das ligações de van der Waals, as pontes de hidrogênio são consideradas as mais fortes. Uma das principais características desta ligação é a temperatura de ebulição elevada dos elementos.