Slides de Introdução à Química

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Introducao a Qu�mica/~$ABALHO DE CIMENTO!!URGENTE.docx
Introducao a Qu�mica/~WRL3557.tmp
Centro Universitário Adventista de São Paulo
Das minas ao concreto:
Desde a extração da matéria prima até seus principais usos
Ana Elisa de Oliveira – 88453
1˚ MB
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfAO0AF/apostila-cimento
http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/16/artigo76288-1.aspx
http://pt.slideshare.net/OMonitor/processo-de-produo-do-cimento
http://www.ecivilnet.com/artigos/cimento_portland.htm
http://www.engenhariacivil.com/dicionario/calcinacao
http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/5209-como-funciona-a-calcinacao/
http://www.cimentoitambe.com.br/por-que-o-cimento-endurece/
Introducao a Qu�mica/A003_Estrutura_cristalina.ppt
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1º SEMESTRE 2014
“Tenho em mim todos os sonhos do mundo” Fernando Pessoa
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ESTRUTURA DE SÓLIDOS CRISTALINOS
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 3 (págs 29 a 52)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 3(págs 37 a 76)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 3 (págs 51 a 78)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 3 (págs 44 a 79)
Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
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POR QUE 
						ESTUDÁ-LA
 
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 As propriedades de muitos materiais sólidos estão relacionados com sua estrutura cristalina.
Materiais cristalinos e não cristalinos possuem propriedades diferentes:
Ex. cerâmicas e polímeros não-cristalinos são normalmente opticamente transparentes;
os mesmos materiais em forma cristalina (ou semicristalina) tendem a ser na melhor das hipóteses, translúcidos.
 
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 MATERIAL CRISTALINO 
É aquele no qual os átomos estão arranjados de forma ordenada, que se repete ao longo de grandes distâncias atômicas. EXISTE um padrão tridimensional repetitivo.
Material NÃO-CRISTALINO ou AMORFO
É aquele no qual os átomos NÃO estão arranjados de forma ordenada. Sólido em que NÃO EXISTE um padrão tridimensional repetitivo.
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As substâncias amorfas não têm estrutura cristalina, neles os átomos não apresentam qualquer forma de arranjo regular: 
Areia: aparentemente amorfa mas, é constituída por uma miríade de pequenos cristais de quartzo.
Vidro: aparentemente cristalino mas é amorfo 
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Modelo da esfera rígida atômica
Na descrição de estruturas cristalinas os átomos
(ou íons) são considerados como se fossem esferas sólidas com diâmetros bem definidos.
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 REDE CRISTALINA ou RETÍCULO CRISTALINO 
É o arranjo tridimensional dos átomos, íons ou moléculas de um material cristalino. 
Geometria e empacotamento das células unitárias
 Repetição de milhares de células unitárias 
 determinam a estrutura do material
Célula unitária
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Romboédrico(trigonal) Hexagonal Monoclínico Triclínico
 a≠b≠c a≠b≠c
Cúbico Tetragonal Ortorrômbico
Esses sete sistemas cristalinos incluem todas as possíveis geometrias de divisão do espaço por superfícies planas contínuas 
A maior parte dos cristais que abordaremos no curso possuem o sistema cúbico
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Da combinação dos eixos e ângulos resultam os seguintes sete sistemas básicos de cristalização:
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Vanadinita Pb5(ClVO4)3 - Hexagonal
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Cristal de Topázio – Al2SiO4(F,OH) Ortorrômbico
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Weberita - Ortorrômbico
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Wendwilsonita - Monoclínico
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Wulfenita PbMoO4 - Tetragonal
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Ouro Au – Cúbico (CFC)
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Fluorita CaF2 - Cúbico
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Fluorita CaF2 - Cúbico
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Fluorita CaF2 - Cúbico
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 Os Materiais que formam estrutura cristalina sob solidificação em condições normais são:
Todos os materiais metálicos
Muitos materiais cerâmicos e 
Alguns Polímeros.
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A maioria das estruturas cristalinas em metais são de três tipos:
CCC (Cúbico de Corpo Centrado)
CFC (Cúbico de Face Centrada) 
HC (Hexagonal Compacto) 
Ligações metálicas
Não direcionais
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Principais características:
Geometria cúbica
Átomos nos 8 vértices e um átomo no centro do cubo
Os átomos no retículo se tocam uns aos outros ao longo da diagonal do cubo:
Átomos dos vértices do cubo são compartilhados por 8 células unitárias
Átomo no centro do cubo é único no cubo
Total 2 átomos inteiros por célula
Exemplos de metais CCC: 
Cromo (Cr), Ferro (Fe), Tungstênio (W)
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Características importantes :
 Número de coordenação: 8
Número de vizinhos mais próximos ou átomos em contato 
Fator de Empacotamento Atômica (FEA)
 
Va – Volume de átomos por célula unitária 
Vc – Volume total da Célula Unitária
Para a estrutura CCC o FEA=0,68 (ou 68%)
 Total de átomos inteiros por célula = 2 
1
1/8
1/8
1/8
1/8
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Principais características:
• Geometria cúbica 
• Átomos nos vértices e centros 
 de cada face.
 • Átomos dos vértices do cubo são 
compartilhados por 8 células unitárias
 • Átomos centrados na face são compartilhados por duas células.
Exemplos de metais CFC: 
Cobre (Cu), Prata (Ag), Ouro (Au), Alumínio (Al)
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 Total de átomos inteiros por célula = 4 
Número de coordenação = 12
 Número de vizinhos mais próximos ou átomos em contato
Os átomos no retículo se tocam uns aos outros através da diagonal de uma face
1/8
1/8
1/8
1/8
1/2
Fator de Empacotamento Atômico:
 Va – Vol. de átomos por célula unitária
 Vc – Vol. total da Célula Unitária
 Para estrutura CFC o FEA= 0,74 (ou 74%)
Obs: metais em geral tem alto FEA
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 Principais características:
Geometria Hexagonal
Faces superior e inferior do hexágono formada por 6 átomos que formam hexágonos regulares em torno de um átomo central
Um outro plano entre o superior e o inferior contém três átomos
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Total de 6 átomos em cada célula unitária:
1/6 de cada um dos doze átomos dos vértices das faces superior e inferior
1/2 de cada um dos dois átomos centrais das faces superior e inferior
Os três átomos interiores do plano intermediário
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Número de coordenação = 12
Número de vizinhos mais próximos ou átomos em contato
Fator de Empacotamento Atômica (FEA) para a estrutura HC é de 0,74 (ou 74%) (igual à CFC)
Alguns metais apresentam algum desvio desse valor ideal
Exemplos de metais HC: 
Cádmio (Cd), Cobalto (Co), Zinco (Zn)
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O Cobre possui um raio atômico de 0,128 nm (1,28 X 10-8 cm), uma estrutura cristalina CFC e um peso atômico 63,5 g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e compare a resposta com a sua massa específica medida (8,94 g/cm3).
Na estrutura CFC a aresta do cubo é dada por ==:> a = 2R√2
[lembre que a2 + a2 = (4R)2]
O volume do cubo por V = (2R√2)3 = 16R3√2 
R
4R
a
a
A densidade é dada por ==:> d = m / V
m = n . A / NA
n é o número de átomos por célula 
A é a massa molar do átomo
NA é a constante de Avogadro (6,02 X 1023)
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O Cobre possui um raio atômico
de 0,128 nm (1,28 X 10-8 cm), uma estrutura cristalina CFC e um peso atômico 63,5 g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e compare a resposta com a sua massa específica medida (8,94 g/cm3).
Para o caso do cobre: 
m = n . A / NA = 4 X 63,5 / 6,02X1023 =
V = 16R3√2 = 16X(1,28X10-8)3X1,414 =
4,22 X 10-22 g
4,744 X 10-23 cm3
Então
d = m / V = 4,22 X 10-22 / 4,744 X 10-23 =
 8,89 g/cm3
O resultado encontrado está bem próximo 
do valor medido: 8,94 g/cm3
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O Césio possui um raio atômico de 0,265 nm (2,65 X 10-8 cm), uma estrutura cristalina CCC e um peso atômico 132,91 g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e compare a resposta com a sua massa específica medida (1,91 g/cm3).
Na estrutura CCC a diagonal do cubo é dada por ==:> a = 4R/√3
[lembre que a2 + (a√2)2 = (4R)2]
O volume do cubo por V = (4R / √3)3 = 64R3 / 3√3 = 64 R3 / 5,196 
a√2
a
A densidade é dada por ==:> d = m / V
m = n . A / NA
n é o número de átomos por célula 
A é a massa molar do átomo
NA é a constante de Avogadro (6,02 X 1023)
4R
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O Césio possui um raio atômico de 0,265 nm (2,65 X 10-8 cm), uma estrutura cristalina CCC e um peso atômico 132,91 g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e compare a resposta com a sua massa específica medida (1,91 g/cm3).
Para o caso do césio: 
m = n . A / NA = 2 X 132,91 / 6,02X1023 =
V = 64R3 / 3√3 = 64X(2,65X10-8)3 / 5,196 =
4,415 X 10-22 g
2,292 X 10-22 cm3
Então
d = m / V = 4,415X10-22 / 2,292 X 10-22 =
 1,92 g/cm3
O resultado encontrado está bem próximo 
do valor medido: 1,91 g/cm3
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Qual a diferença entre uma estrutura CFC e uma HC? 
Ambas tem número de coordenação 12 e FEA=0,74 
Empilhamento de camadas ABABABAB... leva a uma estrutura HC 
Empilhamento de camadas ABCABCAB... leva a uma estrutura CFC 
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Existem algumas substâncias que apresentam mais de uma estrutura cristalina – isto é:
POLIMORFISMO ou ALOTROPIA
Exemplo: Ferro 
 – 273ºC até 912ºC tem estrutura CCC (ferrita a)
 › 912ºC até 1394ºC tem estrutura CFC (ferrita g)
 › 1394ºC até 1539ºC estrutura CCC (ferrita d)
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Fulereno
Diamante
Grafite
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Monocristalinos - Quando o arranjo repetido e periódico de átomos é perfeito e se estende ao longo da totalidade da amostra. 
Ex. algumas pedras preciosas, monocristal de Silício (semicondutores)
Policristalinos – Coleção de pequenos cristais ou grãos. 
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Pequenos núcleos de cristalização
Crescimento dos cristalitos
formação dos grãos
Término da solidificação, grãos irregulares
Contornos dos grãos vista em microscópio
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As estruturas de sólidos cristalinos podem ser determinadas usando:
Difração de RX
 Difração: Fenômeno que ocorre quando uma onda encontra uma série de obstáculos regularmente separados que: 
São capazes de dispersar a onda
Possuem espaçamento comparável em magnitude com o comprimento de onda
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A difração é uma conseqüência de relações entre fases, entre duas ou mais ondas dispersas pelos obstáculos
(Feixe incidente coerente (em fase))
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Atividade EXTRA
Em grupos de no máximo 3 pessoas construir modelos da célula unitária dos três sistemas cristalinos mais comuns para os metais:
CFC – Cúbico de Face Centrada
CCC – Cúbico de Corpo Centrado
HC – Hexagonal Compacto
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Aula ASSISTIDA HOJE é aula ESTUDADA HOJE
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 4 
(Atividade Extra)
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Introducao a Qu�mica/A004_Imperfeicoes_de_solidos.ppt
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1º SEMESTRE 2014
“Podeis enganar toda a gente durante um certo tempo; podeis mesmo enganar algumas pessoas todo o tempo; mas não vos será possível enganar sempre toda a gente.”
Abraham Lincoln
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Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
IMPERFEIÇÕES EM 
SÓLIDOS CRISTALINOS
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 4 (págs 59 a 80)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 4(págs 77 a 103)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 4 (págs 85 a 91)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 4 (págs 80 a 102)
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O defeito cristalino é uma irregularidade na rede cristalina
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Defeitos auto-intersticiais são raros pois alteram em muito a rede cristalina vizinha.
Lacunas existem com razoável frequência. Em metais próximos da temperatura de fusão um sítio em cerca de 10000 sítios estará vazio.
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Os metais mais familiares não são puros são ligas metálicas – Soluções sólidas
Solução é uma mistura homogênea.
exemplos de Ligas metálicas:
 a) Latão: 70%Cu e 30%Zn 
Solvente: Cobre Soluto: Zn
 b) Prata de Lei: 92,5% Prata 7,5% Cobre
Solvente: Prata Soluto: Cobre
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Como se forma uma solução sólida?
Os átomos do soluto são adicionados aos átomos da Rede cristalina. (material hospedeiro ou solvente)
Nas soluções sólidas os átomos de impureza repõem ou substituem os átomos do solvente
Defeitos Pontuais em soluções sólidas:
Substitucional
Intersticial
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Impurezas em sólidos
Substitucional
Átomo de impureza substitui o outro. 
Intersticial
Átomo de impureza entra no interstício da rede cristalina.
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Características dos átomos do soluto e do solvente que determinam o grau de dissolução (regras de Hume-Rothery):
Raio atômico: diferença de no máximo +ou- 15%
Estruturas cristalinas iguais
Eletronegatividades próximas (capacidade de atrair um elétron)
Valências – preferência a dissolver átomos de mesma valência
Cobre e Níquel – liga substitucional
Ferro e Carbono – liga intersticial
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 raio eletroneg. Est.Crist. valência 
Cu 0, 128 Aº 1,9 CFC 2+(1+)
Ni 0,125 Aº 1,8 CFC 2+
Zn 0,133 Aº 1,7 CFC 2+
Cu e Ni liga substitucional (solúvel 100% de substituição um no outro)
(raios com diferença de 2,4% eletronegatividade próxima, mesma estrutura cristalina e mesma valência por isso formam solução) 
Cu e Zn liga substitucional (solúvel 40% de substituição do Zn na rede cristalina de Cu).
(raios com diferença de 3,7% eletronegatividade pouco mais distante, mesma estrutura cristalina e mesma valência por isso formam solução) 
Para que haja substituição de concentração elevada os átomos devem estar de acordo com as regras de Hume Rothery
 
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 raio eletroneg. Est.Crist. valência 
Fe 0,124 Aº 1,8 CCC 3+
C 0,071 A º 2,5 HC 4-
Ferro e Carbono – liga intersticial ( pouco solúvel, concentração máxima 2,11% de C)
A solubilidade do carbono no retículo cristalino do Fe CCC (FEA 68%) é pequena, interstícios pequenos da célula.
 
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Solução sólida intersticial do átomo de carbono no Fe 
CFC (FEA=74%) e CCC (FEA=68%)
O Carbono é mais solúvel no ferro CFC apesar do FEA ser maior (maior espaço ocupado por átomos na célula unitária) porque os interstícios desocupados no
interior da célula unitária são em menor número mas são maiores no Fe CFC. 
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Porcentagem em peso (% massa) 
Porcentagem atômica (% átomos- mol) 
 Exemplo porcentagem em peso :
 Liga metálica de 97% de Al e 3% de cobre. Qual é a massa de Al e Cu em 200g dessa liga?
Al= 27 200g 100% 200g 100%
Cu= 63,5 X 97% X 3%
 A Massa é de: Al= 194g Cu= 6g
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*
 Qual a porcentagem atômica (% mol) dessa liga:
Conhecendo as massas atômicas: Al= 27 Cu= 63,5 
1mol de Al 27 g 1mol de Cu 63,5g
 X 194 g Y 6 g
 X= 7,18 mols de Al Y = 0,09 mols de Cu
X+Y= 7,27 mols
 7,27 mols 100% 7,27 mols 100%
 7,18 mols X 0,09 mols X
 98,7% de átomos de Al 1,3% de átomos de Cu
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Quantos átomos de Cu e de Zn contem essa mesma liga? 
X = 2,20 mol de Cobre Y = 0,91 mol de zinco
Dado: constante de Avogadro = 6,02 X 1023
 
1mol 6,02.10 23 1 mol 6,02.10 23
 2,20mol X 0,91 mol Y
 X = 1,32.10 24 átomos Y = 5,47.10 23 átomos
 de cobre de zinco
*
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Irregularidade segue uma linha no cristal
 – Átomos desalinhados
Discordância Aresta
Discordância Espiral
Discordância Mista 
Estão associados normalmente a deformação mecânica
*
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Discordância Aresta:
É uma camada de partículas que não tem continuidade dentro do cristal
Origem do deslocamento
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Discordância Espiral
 Deslocamento atômico que pode ser causado por uma força cisalhante 
 
*
*
→
↓
Discordâncias Mistas:
São as mais comuns 
São um misto das discordâncias de aresta e espiral
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Contornos que possuem duas dimensões
Superfícies externas
Contornos de grão
Contornos de macla (ou contorno gêmeo)
Falhas de empilhamento
Contornos de fases 
*
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Superfícies externas: contorno ao longo do qual termina a estrutura do cristal.
Em superfícies externas os átomos não estão ligados ao número máximo de vizinhos mais próximos, essa falta de ligações dá origem a uma energia de superfície (J/m2).
Para reduzir energia de superfície, os materiais tendem a minimizar, se possível, a área total da superfície.
*
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Contornos de grão
Em cristais policristalinos, dois grãos podem ter diferentes orientações cristalográficas 
Os átomos estão ligados de maneira menos regular 
Contorno de grão de baixo ângulo
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Contornos de grão X Discordância Aresta
Um contorno de grão resulta num alinhamento de discordâncias de aresta
Contornos de grão
Existe uma energia interfacial entre grãos
Os contornos dos grãos são mais reativos que os grãos
Energia interfacial é menor quando os grãos são grandes
Grãos tendem a crescer em temperaturas elevadas
A densidade de um material policristalino é praticamente igual a de um monocristal
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Contornos de Macla (também chamado de contorno gêmeo)
É o mesmo que o contorno de grão mas com uma condição específica: Existe uma simetria específica (em espelho) da rede cristalina
Maclas de deformação:produzidas por forças mecânicas
(Metais CCC e HC)
Maclas de recozimento:
Produzidas por tratamento 
Térmico. (metais CFC)
*
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Defeitos interfaciais diversos
Falhas no empilhamento (encontrados em metais CFC quando ocorre interrupção no empilhamento ABCABCABC...
Contornos de fase, existem nos materiais multifásicos (mudanças repentinas nas características físicas e/ou químicas)
Parede de domínio (para materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos) que possuem diferentes regiões magnéticas
Existe uma energia interfacial associada a cada um dos defeitos. A magnitude desta energia depende do material e do tipo de contorno
*
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Normalmente maiores que os discutidos até agora.
Exemplos:
Poros
Trincas
Inclusões exógenas
Outras fases
Sólidos não-cristalinos
Esses defeitos podem ser produzidos durante processamento e fabricação
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Muitos dos defeitos dos materiais
possuem dimensões microscópicas
e sua observação só é possível com o auxilio de microscópicos ópticos ou elétricos, geralmente em conjunto com equipamentos fotográficos.
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O tamanho do grão de materiais policristalinos é determinado frequentemente através de técnicas fotomicrográficas.
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 5
Introducao a Qu�mica/A005_Diagramas_de_fases.ppt
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“Não é que eles não vêem a solução. O que eles não enxergam é o problema.” 
G. K. Chesterton, escritor britânico
1º SEMESTRE 2014
*
*
Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
DIAGRAMAS DE FASES
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulos 9 e 10 (págs 184 a 257)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 9 e 10(págs 240 a 333)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 9 (págs 229 a 268)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 9 (págs 195 a 224)
*
*
??? Por que estudar 
DIAGRAMA de FASES ? 
Através de um Diagrama de fases podemos conhecer a possível estrutura de um material, e isso é muito importante pois existe forte correlação entre: 
Microestrutura e Propriedades mecânicas
*
*
Definições e conceitos básicos
COMPONENTES: 
Substâncias que compõem uma liga
SISTEMA: 
Corpo específico de material
LIMITE DE SOLUBILIDADE:
 Concentração máxima de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma solução
 Exemplo: Solução de açúcar em água
*
*
O Limite de solubilidade se altera com a temperatura.
Para uma mesma composição
Em A temos uma solução (mistura homogênea)
Em B temos um sistema heterogêneo com duas fases
A
B
*
*
FASES - Uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes. 
 Exemplo:
 água e sal - uma fase 
 água e óleo - 2 fases
 água líquida e gelo (água sólida) – 2 fases polimórfica.
Quando uma substância sólida pode existir em duas ou mais formas polimórficas, possuindo por exemplo estruturas CCC e CFC, cada uma dessas estruturas é uma fase.
*
*
MICROESTRUTURA: 
Pode ser observada em microscópios ópticos ou eletrônicos
É caracterizada pelo número de fases, pelas proporções e pela maneira como estão arranjadas.
Microestrutura de uma liga depende:
elementos que constituem a liga
das concentrações desses elementos
do tratamento térmico da liga ( temperatura, tempo de aquecimento)
da taxa de resfriamento até a temperatura ambiente.
*
*
EQUILÍBRIO
 É o estado no qual processos opostos ocorrem com mesma velocidade.
Exemplo: H2O(l) H2O(s) (0ºC, 1 atm)
Um sistema em equilíbrio é estável.
EQUILÍBRIO DE FASES :
Especialmente em sistemas sólidos, um estado de equilíbrio nunca é completamente atingido pois a taxa para chegar ao equilíbrio é extremamente lenta. O sistema geralmente fica em um estado de não-equilíbrio também chamado de metaestável. 
*
*
Diagrama de fases dá informações conveniente e concisa sobre o controle da estrutura
das fases de um sistema específico de um só componente: ex água. 
H2O(s) 	 H2O(l) H2O(g)
Parâmetros que afetam a estruturas das fases são:
 Temperatura, pressão
Quando tenho um sistema 
Com mais de um componente 
É importante também a sua
composição
Diagrama de fase da água pura
(Coordenadas não estão em escala)
*
*
 É a representação gráfica das relações entre as restrições do ambiente (tais como temperatura e algumas vezes pressão), a composição e as regiões de estabilidade das fases, normalmente sob condições de equilíbrio. 
Ex.
O diagrama de fases pode prever as transformações de fases
Diagrama de fases da água
Diagrama de fases da liga metálica Cu-Ni 
*
*
Sistema
Isomorfo (completa solubilidade)
Binário (dois componentes)
Temperatura – na ordenada
Composição – na abscissa
Pressão constante.
Regiões diferentes:
α: Sol. Sólida substitucional de Cu e NI
 de estrutura CFC.
L: Sol.líquida Cu e Ni.
α+ L: bifásica 
( liga de Cu e Ni sólida e líquida)
Linha Liquidus – linha acima da qual só existem líquidos
Linha Solidus – linha abaixo da qual só existem sólidos
Abaixo de 1085ºC Cu e Ni são
completamente solúveis um no outro.
 (pelas regras de Hume-Rothery)
*
*
 Para um diagrama de fases de um sistema binário, com composição e temperatura conhecida, pelo menos cinco informações estão presentes:
1.As fases que estão presentes: 
 α, L
2.Quantas são as regiões do diagrama e que fases cada uma apresenta? 
 3 regiões => α, L, α+ L
3.Quais são os dois componentes que formam essas fases?
 Ni e Cu
4.As porcentagens ou frações mássicas das fases
 Será vista em detalhes depois
5. Ponto de fusão do Cu e do Ni puros
 1085ºC e 1453 ºC respectivamente
*
*
 Composições e fração mássica das fases em:
a.Regiões monofásicas
 Composição: Leitura direta na abscissa (por exemplo ponto A)
	Fração mássica (100%) 
b.Regiões Bifásicas
 Uma liga de composição 35%p Ni a 1250ºC estaria localizada no ponto B do gráfico e tem duas fases (Líquida e α) em equilíbrio. O procedimento para descobrir a fração mássica de cada fase na liga é dado pela regra da alavanca
*
*
Liga metáliga de Cu e Ni
Exemplos:
 1-Composição da liga no ponto A na temperatura de 1100ºC:
60%p Ni e 40%p Cu; uma fase: α.
2-Composição no ponto B a 1250º:
35%p Ni e 65%p Cu é a composição global. 
Temos duas fases em equilíbrio:
Líquida ==:> 32%p Níquel (68%p Cu)
α (sólida) ==:> 43%p Níquel (57%p Cu)
3-Composição no ponto C a 1450º: 
Uma liga de composição 22%p Ni e 78%p Cu localizada acima da curva liquidus com apenas uma fase (Líquida) 
● c
*
*
Uma liga 72%p Ni - 28%p Cu é aquecida a partir de 1300ºC.
a)Em qual temperatura começa a 
formar a fase líquida?
Cerca de 1370ºC
b)Qual a composição na fase líquida?
62%p Ni e 38%p Cu
c)Em qual temperatura ocorre
 a fusão completa?
Cerca de 1395ºC
d)Qual a composição do último
 sólido remanescente?
81%p Ni e 19%p Cu
*
*
Comparação entre o diagrama de fases de um sistema isomorfo binário e a curva de resfriamento de uma liga niquel-cobre
*
*
Resfriamento em condições de equilíbrio
Fase α: liga de Cu e Ni
Para que as condições de equilíbrio sejam mantidas o resfriamento deve ser feito bem lentamente, para que a difusão dos elementos possa ocorrer 
(em fases sólidas a difusão é muito lenta)
*
*
1260ºC (b)
1250ºC (c)
1230ºC (d)
Liquidus
Solidus
*
*
Aproveitando o mesmo gráfico vamos ver como calcular a fração mássica de cada uma das fases, entre as linhas liquidus e solidus. Resfriando a partir de a, em:
a – 100% L (uma só fase)
b – começa a aparecer sólido de composição 46%p Ni 100% L
d – o final do líquido tem composição 24%p Ni 100% S 
e – 100% fase α (uma só fase)
Em c – vamos ver em detalhes: 
*
*
A linha horizontal é chamada de amarração ou isoterma
Detalhes da composição em c
A composição da liga é de 35%p Ni
Nessa situação a composição da fase líquida é de 32%p Ni a da fase α é de 43%p Ni. Qual a porcentagem em massa de cada uma dessas fases? 
FL = S / (R + S)
S = 43 – 35 = 8
R = 35 – 32 = 3
FL = 8 / (3 + 8) = 0,727 
ou = 72,7%p na fase líquida
Fs = R / (R + S) 
Fs = 3 / (3 + 8) = 0,273 
ou = 27,3%p na fase sólida (α)
Outra forma de calcular: Fs=100 - FL
100%–72,7% = 27,3%p na fase α
R
S
27,3%
72,7%
*
*
1. A linha de amarração é construída através da região bifásica na temperatura da liga (isoterma que passa pelo ponto)
2.A composição global da liga é localizada sobre a linha de amarração
3. A fração de uma fase é calculada tomando-se o comprimento da linha de amarração desde a composição global da liga até a fronteira entre fases para a outra fase, e dividindo-se esse valor pelo comprimento total da linha de amarração
4. A fração da segunda fase é determinada de maneira análoga
5. Para resultados em porcentagem multiplicar os resultados por 100. 
6. Depois de calculada a fração mássica de cada fase, podemos saber a massa de cada fase multiplicando a fração mássica pela massa total da liga.
*
*
Num resfriamento rápido não é possível atingir o equilíbrio. Para atingir o equilíbrio é necessária a difusão que depende do tempo de resfriamento (para reajustar a composição da liga). 
A difusão é rápida para a fase líquida (mantendo o equilíbrio) e lenta para a fase sólida.
*
*
O grau de deslocamento da curva solidus para condições fora da linha de equilíbrio vai depender da taxa de resfriamento 
Composição das fases:
a - fase L 35%p Ni- 65%p Cu
b- fase L 35%p Ni e fase α 46%p Ni 
c - L alterada: 29%p de Ni . A composição da fase α foi mudando continuamente desde 46 %p de Ni no centro do grão até 40%p nos perímetros externos do grão. Assim a composição média da fase α pode ser considerada como sendo 42%p de Ni -58%pCu.
 d- L 24%pNi grão vai aumentando com menor composição: fase α 35%pNi.
e- L 21%pNi . Composição da última porção da fase α Ni 31%p
f- fase α totalmente solidificada
b - 1260ºC
 c - 1240ºC
d - 1220ºC
e - 1205ºC
*
*
Segregação – distribuição não uniforme dos dois elementos no grão
O centro do grão é mais rico no elemento de maior ponto de fusão, a região periférica do grão é mais rica do outro elemento. Isto é conhecido como estrutura zonada.
 
As propriedades de uma estrutura zonada são inferiores às ótimas. Num aquecimento as regiões periféricas de cada grão fundirão primeiro provocando repentina perda da integridade mecânica.
A estrutura zonada pode ser eliminada por um processo térmico adequado.
*
*
Gráfico 
Limite de resistência à tração em função da composição
Ductibilidade ( alongamento)
Propriedades mecânicas de ligas isomorfas sólidas são afetadas pela composição enquanto as demais variáveis ( ex. grão) estruturais são mantidas constantes 
*
*
São dados nesse exercício as temperaturas solidus e liquidus para o sistema cobre-ouro. Construa o diagrama de fases para esse sistema e identifique cada região.
*
*
Com o gráfico traçado no exercício anterior calcular a fração mássica para as fases (a e líquida) de uma liga de composição 60%p Au nas temperaturas de:
900 ºC
934ºC
946ºC
1000ºC
940ºC
 
*
*
Aula ASSISTIDA HOJE é aula ESTUDADA HOJE
*
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 6
*
*
*
Introducao a Qu�mica/A005_Diagramas_de_fases_Parte_2.ppt
*
*
"Trabalhar nunca me deixou cansado. Já o fazer nada me deixa completamente exausto".
Sir Arthur Conan Doyle escritor britânico
1º SEMESTRE 2014
*
*
Prof. Ruy Ernesto
Nóbrega Schwantes
DIAGRAMAS DE FASES
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulos 9 e 10 (págs 184 a 257)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 9 e 10(págs 240 a 333)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 9 (págs 229 a 268)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 9 (págs 195 a 212)
*
*
Sistema eutético: apresenta o ponto de fusão constante em uma determinada composição chamada de Composição Eutética. 
Regiões do diagrama: 
1- Monofásicas:
		L: líquida
		α: Cobre puro ou solução rica em Cobre (CFC)
		β: Ag puro ou sol. sólida rica em Ag (CFC) 
*
*
Entre duas regiões monofásicas sempre existe uma região bifásica que é composta pelas duas fases com as quais faz fronteira.
2- Bifásicas:	α + β: fases sólidas
		α + L: sólida e líquida
		β + L: sólida e líquida
*
*
O diagrama apresenta
Linha Liquidus  AE e FE
Linha Solidus  AB, BG e FG
Linhas Solvus  BC e GH (Limite de Solubilidade sólida)
*
*
Uma linha Isoterma BEG (isotérma eutética)
Uma invariante (ponto E), com composição e temperatura definida: 71,9%p Ag e 779ºC
Ao resfriar uma solução passando por E, a fase líquida solidifica formando duas fases sólidas.
 Ao aquecer, a fusão (que é chamada de reação eutética) se dá a uma temperatura constante
*
*
*
*
Os aços e o ferro fundido são ligas binárias muito importantes
Possuem teores inferiores a 6,7%p de carbono.
Antes de fundir o Fe possui 2 estruturas cristalinas(CCC e CFC):
*
*
Carbono é uma impureza intersticial no ferro e forma uma solução sólida com ferrita a, ferrita d e Austenita.
Solubilidade máxima do carbono é 0,022% na ferrita a devido a forma e tamanho das posições intersticiais da estrutura CCC é difícil a acomodação dos átomos de carbono.
A presença de carbono mesmo em baixa concentração influencia significativamente nas propriedades mecânicas da ferrita
Solubilidade máxima da Austenita é 100% - posições interticiais da CFC maiores , fácil de acomodação dos átomos de carbono
As transformações de fase da Austenita são muito importantes no tratamento térmico dos aços.
*
*
*
*
1- Ferro: Comercialmente puro e contém menos de 0,008%p C, é composto quase que exclusivamente pela fase ferrita (CCC)
2- Aços :Ligas de Fe-C que pode contém entre 0,008 a 2,14%p C - Na prática a concentração de C no aços raramente excede 1%
 
3- Ferro fundido: ligas ferrosa que contém 2,14 a 6,7%p C, ferros comerciais normalmente 4,5%p C
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*
1- Ferro
2- Aço
3- Ferro fundido
*
*
Isoterma Eutetóide
Isoterma Eutética
Eutético transformação de uma mistura sólida em fase líquida sob temperatura constante (temperatura eutética  1147ºC )
Eutetóide transformação de duas fases sólidas em uma fase sólida na mesma temperatura (temperatura eutetóide  727ºC )
Temperatura Eutética
Temperatura Eutetóide
Composição Eutetóide
Composição Eutética
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*
*
*
*
*
*
*
*
*
Grãos em formato de agulha são fase martensita,
As regiões brancas são austenita.
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 7
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Introducao a Qu�mica/A005_Isomorfo_Binario.ppt
*
*
Diagrama de fases
Isomorfo binário
Isomorfo 
Iso – mesmo
Morfo - forma
Binário – dois componentes
Isomorfo binário é um sistema formado por dois componentes que tem a mesma forma de cristalização e uma grande solubilidade de um componente no outro.
*
*
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1000
1000
(Cu)
(Ni)
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
α
L
1453ºC
1085ºC
Linha liquidus
Linha solidus
L+ α
Fases presentes
TF dos componentes
Linhas
liquidus
solidus
100
80
60
40
20
0
*
*
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1000
1000
(Cu)
(Ni)
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
α
L
1453ºC
1085ºC
Linha liquidus
Linha solidus
L+ α
 A
 B
 C
 A
 fase líquida
20%p Ni
 B
 fase α
80%p Ni
 C
 fase L + fase α 
40%p Ni
 fase L
33%p Ni
 fase α
49%p Ni
Introducao a Qu�mica/A005_Isomorfo_Binario_Fracao_massica.ppt
*
*
Diagrama de fases
Fração Mássica expressa a fração em massa de cada uma das fases
Em sistemas isomorfos binários a fração da fase líquida (L) e/ou da fase sólida (α)
*
*
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1000
1000
(Cu)
(Ni)
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
α
L
1453ºC
1085ºC
L+ α
Linha liquidus
Linha solidus
*
*
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura (ºC)
1000
1000
(Cu)
(Ni)
Composição (%p Ni)
0
20
40
60
80
100
α
L
1453ºC
1085ºC
Linha liquidus
Linha solidus
L+ α
 A
 B
 C
 A
 fase líquida
100% de fase líquida
 B
 fase α
100% de fase α
 C
FL = (49-40)
 (49-33)
FL = 9/16 = 0,562= 56,2%
56,2% de fase L
FS = (40-33)
 (49-33)
FS = 7/16 = 0,438 = 43,8%
43,8% de fase α 
49
33
*
*
 A
 fase líquida
100% de fase líquida
 B
 fase α
100% de fase α
 C
FL = (49-40)
 (49-33)
FL = 9/16 = 0,562= 56,2%
56,2% de fase L
Se eu tiver 3 kg da mistura isomorfa binária, qual a massa presente em cada fase nas diversas situações?
como só existe uma fase todo o material está nessa fase ==:> 3 kg de fase líquida
como só existe uma fase todo o material está nessa fase ==:> 3 kg de fase α
Como existem duas fases é necessário calcular a massa em cada fase
Fase líquida: 56,2% está na fase líquida
56,2% X 3 kg = 1,686 kg
Fase α: 43,8% está na fase α
43,8% X 3 kg = 1,314 kg
FS = (40-33)
 (49-33)
FS = 7/16 = 0,438 = 43,8%
43,8% de fase α 
Introducao a Qu�mica/A006_Corrosao_Metalica.ppt
*
*
“É de sábios mudar de opinião”.
Miguel de Cervantes
1º SEMESTRE 2014
*
*
Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
CORROSÃO DE MATERIAIS METÁLICOS
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 17 (págs 455 a 487)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 17 (págs 573 a 612)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 12 (págs 325 a 347)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 19 (págs 438 a 464)
*
*
Todo dinheiro que custou 
a produção dos metais 
se transforma espontaneamente em óxidos.
*
*
Estima-se que 2% a 4% do PIB (produto interno bruto) mundial é empregado para consertar estruturas afetadas pela corrosão.
Grande quantidade de objetos metálicos como: tubulações, pontes, depósitos, edifícios etc., apresentam manchas vermelhas de ferrugem (Fe2O3) que aumentam de tamanho e se transformam em furos pequenos depois grandes.
*
*
Dependendo do tipo de ação do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos de deterioração por corrosão metálica:
Corrosão Química: estes processos são menos frequentes na natureza, dependem do ataque de reagentes químicos aos metais.
Corrosão eletroquímica: é a remoção de elétrons de um átomo (este sofre oxidação), por um outro átomo (este sofre redução). 
 Existe transferência de elétrons de uma espécie química para outra.
*
*
Na metalurgia ocorre a redução dos metais:
REDUÇÃO: O átomo ganha elétrons
 M+ + e- → M Reação catódica (redução)
 Ex: Cu2+ + 2e- Cu 
 2H1+ + 2e- H2 
Na corrosão ocorre a oxidação dos metais:
OXIDAÇÃO: O átomo perde ou cede elétrons. (Responsável pelo desgaste do metal):
 M → M+ + e- Reação anódica (oxidação) 
 Ex: Fe(s) Fe 2+ + 2e-
 Fe(s) Fe 3+ + 3e-
 
 
(Redução sempre ocorre no Cátodo e a Oxidação sempre ocorre no Ânodo) 
*
*
Ocorrência simultânea de pelo menos uma reação anódica (oxidação) e uma reação catódica (redução).
Os elétrons produzidos na reação anódica são totalmente absorvidos pela reação catódica.
 Zn Zn2+ + 2e-
 2H+ + 2e- H2(gás)
Se a solução é uma boa condutora de energia elétrica (solução eletrolítica), o metal que sofre corrosão assume 
um potencial de eletrodo, que é
chamado potencial de oxidação (Vº)
(da reação oposta chama-se potencial de redução – a diferença está apenas no sinal)
*
*
Definição: A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos. 
O Engenheiro precisa entender o mecanismo de corrosão para evitar condições de corrosão e para proteger adequadamente os materiais contra corrosão. 
*
*
*
*
O potencial de uma pilha é sempre calculado subtraindo-se o potencial de redução do eletrodo onde ocorre a oxidação do potencial de redução do eletrodo onde ocorre a redução
DVº = V°red – V°oxid
No caso da pilha Feº/Fe2+//Cu2+/Cuº
DVº = (+0,340) – (-0,440) = 0,780 V
Quando o potencial Deº é positivo a reação é espontânea
No caso da pilha Cu2+/Cuº//Feº/Fe2+
DVº = (-0,440) – (+0,340) = - 0,780 V
Quando o potencial Deº é negativo a reação NÃO é espontânea
Ânodo
Cátodo
*
*
Oxidação e redução
 Fe Fe2+ + 2e- vº= 0,440 V
 Cu2+ + 2e- Cu vº= 0,340 V
 Fe + Cu+2 Cu + Fe+2 ∆vº= 0,780 V
Para que uma reação ocorra espontaneamente o ∆vº deve ser Positivo (+) 
A reação de Oxidação ocorre no Ânodo (reação anódica)
A reação de Redução ocorre no Cátodo (reação catódica)
Ânodo
Cátodo
Feº/Fe2+//Cu2+/Cuº
*
*
Fe2+ + 2e-  Feº
Redução
Znº  Zn2+ + 2e- Oxidação
Vº = - 0,440V
Vº = + 0,763V
VºFe = - 0,440V
VºZn = + 0,763V
----------------------
DVº = + 0,323V
é espontânea
Escreva as reações da pilha Fe-Zn
A pilha é espontânea?
Znº/Zn2+//Fe2+/Feº
*
*
Classificação prática das reatividades relativas de diversos metais e ligas comerciais na água do mar
*
*
 4 Fe(s) 4 Fe 2+ + 8 e- 		(ânodo) 
 4 H2O + 2O2 (g) + 8 e- 8 OH- 	(cátodo)
 
 4 Fe(s) + 2O 2 (g) + 4 H2O 4 Fe+2 + 8 OH- 
 
						 4 Fe(OH)2(s)
 
			 reage com oxigênio
a) 4 Fe(OH)2(s)+ O2(g)+ 2H2O 4 Fe(OH)3(s)
b) 4 Fe(OH)2(s)+ O2(g) 2Fe2 O3(s).4H2O(s)
 ferrugem
 
*
*
4 H2O + 2O2 (g) + 8 e- 8 OH-
4 Fe(s) 4 Fe 2+ + 8 e- 
Diagrama mostrando a corrosão embaixo de uma arruela de ferro (diagrama tirado do filme “Corrosion in Action” 
(“Corrosão em Ação”) de 1955
ANODO
CATODO
REDUÇÃO
OXIDAÇÃO
*
*
A corrosão debaixo de uma gota de água ou de uma solução 
produz um “anel de Orin”. 
Este é um exemplo de uma pilha de concentração de oxigênio. 
O Centro da área coberta é mais pobre em oxigênio que as bordas
*
*
• A reação de passivação conduz à formação de uma fina película de um composto (geralmente óxido e com espessura da ordem de 4 nm (4X10-9 m) na superfície do metal (película passiva), película contínua e aderente, a qual protege o metal contra a corrosão.
O alumínio, apesar de ser um metal extremamente reativo tem uma elevada resistência à corrosão, devido à presença de uma película passiva de Al2O3 na sua superfície .
O aço inoxidável, que é uma liga de Fe-Cr (com teor de Cr maior de 12% em peso), deve sua resistência à corrosão à película passiva de Cr2O3.
*
*
Com base na pilha Zn / Cu, (eletrodos separados por parede porosa) responda as questões a seguir:
a) Qual metal da pilha irá sofrer corrosão?
b) Quais as reações da pilha?
c) Dê um esquema que represente a pilha galvânica especificada?
e) Mostre nesse seu esquema da pilha a movimentação de cargas da pilha 
*
*
Adotando-se com válida a série galvânica da tabela 1, a chapa de zinco sofrerá corrosão pois seu potencial de redução é menor (Vº=-0,763V) do que o do Cu (Vº=+0,340V), enquanto a de Cobre será protegida.
H2O
REAÇÕES DO PROCESSO:
Reação Anódica(oxidação)
Zinco (Menor potencial de Redução):
Znº  Zn+2 + 2 e-
Reação Catódica (redução) 
Cobre (Maior potencial de Redução):
Cu+2 + 2 e-  Cuº
Reação Global :
Cu+2 + Znº  Cuº + Zn+2 
*
*
Com base na pilha Fe / HCl(aq) / Zn, responda as questões a seguir:
a) Qual metal da pilha irá sofrer corrosão?
b) Quais as reações da pilha?
c) Dê um esquema que represente a pilha galvânica especificada?
e) Mostre nesse seu esquema da pilha a movimentação de cargas da pilha.
*
*
A chapa de Zinco sofrerá corrosão pois tem menor potencial de redução (Vº= - 0,763V), enquanto a de Aço carbono (Fe) será protegida (Vº= - 0,440V)
Reação Anódica:
 Zn  Zn+2 + 2 e-
Reação Catódica:
 2H+ + 2 e-  H2
REAÇÕES DO PROCESSO:
Reação Global:
 2H+ + Zn  Zn+2 + H2
*
*
Com base na pilha Fe / HCl(aq) / Cu, responda as questões a seguir:
a) Qual metal da pilha irá sofrer corrosão?
b) Quais as reações da pilha?
c) Dê um esquema que represente a pilha galvânica especificada?
e) Mostre nesse seu esquema da pilha a movimentação de cargas da pilha 
*
*
Adotando-se com válida a série galvânica da tabela 1, a chapa de aço carbono sofrerá corrosão (oxidação) pois seu potencial de redução é menor(Vº=-0,440) do que o do Cu(Vº=+0,340), enquanto a de Cobre será protegida.
REAÇÕES DO PROCESSO:
Reação Anódica(oxidação)
Ferro (Menor potencial de Redução):
Feº  Fe+2 + 2 e-
Reação Catódica (redução) 
Hidrogênio (o Cobre tem potencial de Redução maior que o do Hidrogênio também):
2 H+ + 2 e-  H2
Reação Global :
2 H+ + Feº  Fe+2 + H2 
*
*
Aula ASSISTIDA HOJE é aula ESTUDADA HOJE
*
*
FAZER EXERCÍCIOS
Lista 8
Introducao a Qu�mica/A006_Corrosao_Metalica_Parte_2.ppt
*
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"O amor é a única coisa que quanto mais se gasta mais cresce". 
Morris West, escritor
1º SEMESTRE 2014
*
*
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 17 (págs 455 a 487)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 17 (págs 573 a 612)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 12 (págs 325 a 347)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 19 (págs 438 a 464)
Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
CORROSÃO DE MATERIAIS METÁLICOS
*
*
1 – Corrosão uniforme (ou generalizada)
Corrosão eletroquímica que ocorre com intensidade equivalente ao longo de toda superfície do metal, o que resulta em superfícies com o mesmo grau de corrosão. É a forma mais comum de corrosão. 
Exemplo: ferrugem generalizada no aço e no ferro, escurecimento de pratarias
*
*
2 – Corrosão galvânica
Ocorre quando dois metais (ou liga de metais) diferentes, em contato mútuo, são expostos a um eletrólito.
Nesse meio específico, o metal menos nobre (o mais reativo, de maior potencial de oxidação) sofrerá corrosão, e o metal mais nobre será protegido contra ela
*
*
Quando a camada protetora está íntegra o aço (ferro) fica protegido nos dois casos, mas quando ocorre uma perda da integridade da camada protetora ocorrem coisas bem diferentes:
O par galvânico Zn e Fe resulta na corrosão do zinco: corrosão superficial lenta no zinco devido a grande área de anodo (zinco) que deve fornecer elétrons para uma pequena superfície de catodo(ferro). O zinco sempre protege o ferro. 
O par galvânico Sn e Fe resulta na corrosão do ferro: corrosão localizada muito rápida devido a pequena área de anodo (ferro) que deve fornecer elétrons para uma grande superfície de catodo(estanho).
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Tubulações de Cobre e aço (Fe) em um aquecedor de água doméstica, o aço irá corroer na vizinhança da junção.
Parafuso de aço em alumínio (Box)
Solda de Pb-Sn ao redor de um fio de cobre
Cano de ferro fundido conectado com sifão de chumbo (hoje em dia é pouco utilizado).
“Os engenheiros precisam saber que o contato entre dois metais diferentes é uma fonte potencial de corrosão” (VAN VLAK ) 
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1 – Se for necessário a junção de metais diferentes, escolher metais que estejam próximos na série galvânica.
2 – Evite grande diferenças entre as áreas das superfícies do anodo e do catodo.
3 – Conecte eletricamente um terceiro metal com características anódicas em relação aos outros dois metais (proteção catódica)
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3 - CORROSÃO POR PITE (BURACOS)
Ocorre em metais passivos na presença de íons cloreto. Os íons cloreto rompem localizadamente a película passiva. 
Como as condições são de estagnação no interior do pite, forma-se aí uma solução ácida, o que possibilita um rápido crescimento do pite para o interior do material.
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4 – Corrosão em fresta
Ocorre em frestas nas quais a solução consegue penetrar. As condições estagnadas e o empobrecimento em oxigênio favorecem o enriquecimento em íons cloreto, os quais acabam rompendo a película passiva. 
Passa-se então a ter um 
mecanismo semelhante ao 
da corrosão por pite.
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5 – Corrosão intergranular
A corrosão intergranular ocorre nos contornos de grão. Por causa deste tipo de corrosão, uma amostra pode se desintegrar pelo desprendimento dos grãos. 
Nos aços inoxidáveis ela é causada pela precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão, a qual provoca empobrecimento em cromo nas regiões vizinhas (sensitização). Com o teor de cromo atingindo teores inferiores a 12%, a passividade dessas regiões fica comprometida, e o aço sofre dissolução seletiva (corrosão).
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5 – Corrosão Intergranular
Ilustração esquemática da precipitação de carbeto de cromo ao longo de contorno de grão no aço inoxidável e das respectivas zonas exauridas de cromo
A formação desta zona empobrecida em cromo chama-se sensitização, porque torna o material sensível à corrosão intergranular.
Zona exaurida de cromo
Cr23C6 – precipitação de partículas
Contorno de grão
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6 – Corrosão associada a tensões mecânicas 
(Corrosão Sob Tensão – CST) 
Causada pela ação simultânea de: 
(1) tensões de tração (aplicadas e/ou residuais) e
(2) Meio corrosivo (específico). 
A CST provoca formação de trincas 
que podem levar à ruptura do material.
Na indústria de processos 
químicos ela é uma das 
principais causas de falhas 
em serviço.
 
 Fotomicrografia mostra o trincamento
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Corrosão por tensão
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6 – Corrosão associada a tensões mecânicas
Erosão – Corrosão 
A ação combinada e simultânea de ataque eletroquímico e do desgaste mecânico (erosão). 
A erosão se deve ao movimento do fluido. 
Quanto maior a sua velocidade, 
maior é o dano provocado (o 
efeito passa a ser significativo 
acima de 1,5 m/s).
Nas curvas o dano é maior, 
devido ao aumento do atrito
do fluido com a superfície do
metal.
Curva de uma linha de condensador de vapor
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Atmosfera
Soluções aquosas
Solos ácidos,
Bases, solventes
A umidade do ar contendo oxigênio é o principal agente corrosivo. A presença de compostos a base de enxofre (SO2), NaCl e chuva ácida também causam corrosão
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1 – Umidade:
 . A corrosão atmosférica do ferro ocorre mais rapidamente em presença de umidade e mais lentamente em ar seco.
 2 – pH:
 A concentração de [H+] é um fator importante para a corrosão.
. pH ácido aumenta a corrosão.
. pH maior que 11 diminui a corrosão.
 pH ‹ 7 é ácido pH › 7 é básico
1 2 3 4 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
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Efeito do pH e da concentração de oxigênio
 sobre a corrosão do ferro
Velocidade de corrosão
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 3 – Condutibilidade do meio:
Maior condutibilidade ( mais ionizado) maior corrosão 
Água do mar alta condutibilidade: corrosiva 3,5% de NaCl, mais corrosiva do que água doce, produzindo com freqüência corrosão por pites e por frestas
Solo arenoso e seco: menor corrosão 
Solo úmido e mineralizado: maior corrosão 
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4 – Natureza dos Íons (cátions e ânions)
Os cloretos de metais alcalinos e alcalinos terrosos favorecem a corrosão: Íon Cl- destrói a película que envolve o metal
Sais de cobre aceleram a corrosão do ferro
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5 – Temperatura do meio
. Em geral 
maior temperatura 		maior corrosão 
6 – Oxigênio no meio
. Maior quantidade de
oxigênio dissolvido 		maior corrosão
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1 – Caracterizar o ambiente corrosivo e fazer seleção criteriosa dos materiais a ser usados
2 – Evitar pares galvânicos
3 – Isolar o metal com camada protetora
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Revestimento Metálico Anódico (galvanização)
Um revestimento de zinco aplicado sobre aço confere-lhe proteção por barreira e, além disso, protege o aço exposto em pequenas falhas pelo mecanismo de 
PROTEÇÃO CATÓDICA
O metal que é 
oxidado é chamado de
anodo de sacrifício
Ambiente corrosivo
proteção de zinco
(anodo)
região catódica
aço
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Objeto a proteger em contato elétrico com metal mais ativo (EX: Zn, Mg)
Ferro torna-se catódico em relação ao Zn e Mg;
O Zn e o Mg nesse caso são chamados de anodo de sacrifício
Procedimento utilizados em cabos ou tubulações enterrados sob solo
 ou água
 
*
*
 
 2 Mg 2 Mg 2+ + 4e- 
 O 2 (g) + 2H2O + 4 e- 4OH -
2Mg + O 2 + 2H2O 2 Mg 2+ + 4 OH-
			ou 	 2 Mg(OH)2
Mg é chamado de metal de sacrifício por oxidar sofrendo corrosão
Reação de proteção catódica: 
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Camadas protetoras de óxidos (tintas)
O ferro pode ser protegido (passivação) por algumas tintas com óxidos.
Exemplos:
 Pb3O4 – “Zarcão”
 Zn(CrO)4 – Cromato de zinco
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 9
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Introducao a Qu�mica/A007_Materiais_Ceramicos.ppt
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 "Não se pode ensinar tudo a alguém, pode-se apenas ajudá-lo a encontrar por si mesmo".
Galileu Galilei (1564-1642)
1º SEMESTRE 2014
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Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
ESTRUTURAS E PROPRIEDADES 
DAS CERÂMICAS
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 12 (págs 302 a 332)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 12 (págs 385 a 426)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 8 (págs 199 a 221)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 12 (págs 277 a 291)
*
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São compostos inorgânicos formados por elementos metálicos e não metálicos com ligações iônicas e / ou covalentes.
Normalmente obtidas por processo térmico a alta temperatura.
A maior parte dos materiais cerâmicos possuem estrutura cristalina tal como os metais. Entretanto ao contrário dos metais não possuem elétrons livres
*
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Componentes básicos:
 Argila, a mais simples é Al2O3, Sílica(SiO2) e feldspato
 
Exemplo de minerais de Silicatos 
Caulinita: Al2O3.2SiO2.2H2O
Silimanite: Al2O3.SiO2 
Talco: 3MgO.4SiO2.H2O 
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Cerâmicas Tradicionais
Matéria prima é a argila
 Louça	Porcelanas	Pedras
 Tijolos	Azulejos		Concreto
 Telhas	Vidros 
 Cerâmicas modernas
Componentes eletrônicos de computadores. 
Ex. Base de chips de circuito integrado
Indústria aeroespacial etc.
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Exposição “Tijolo” aberta para visitação em Rotterdam, Holanda. Ela faz parte do evento Cidade da Arquitetura e é resultado de três anos de trabalho desenvolvido por designers e artistas, no Centro Cerâmico Europeu
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Um BMW Z4 feito de tijolos está em exposição em Jiangyin, província de Jiangsu, na China. Quem assina o modelo é o artista Dai Geng que demorou mais de um ano para concluir sua obra. O carro de tijolo pesa 6,5 toneladas, 5 toneladas a mais do que o modelo original (Foto: Foto Color China/ AP)
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Os materiais cerâmicos são compostos de elementos metálicos e não metálicos, freqüentemente apresentam estruturas mais complexas que os metais.
A ligação varia de iônica a covalente, sendo o caráter iônico dependente da diferença de eletronegatividade dos átomos
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 Estrutura cristalina iônica 
A estrutura cristalina iônica das cerâmicas é formada de cátions (+) e ânions (-)
Fatores que influenciam a estrutura do cristal cerâmico:
1 – A necessidade de equilibrar as cargas elétricas de modo a manter a neutralidade no sólido iônico.
 Exemplos: Ca2+ F1- = CaF2
 Si+4 O-2 = SiO2
 Ca+2 O-2 = Ca0 
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2 – Tamanhos relativo entre cátion e ânion
Estrutura cerâmica cristalina estável quando todos os ânions estão em contato com os cátions
*
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Cátions (ânions) ficam mais estáveis quanto mais ânions (cátions) houver próximos a eles (número de coordenação).
Cátions (+) cedem elétrons e normalmente são menores do que os ânions (-).
Quanto maior a carga do cátion menor o raio iônico. 
Razão : R = rc/ra (raio do cátion / raio do ânion) essa razão é importante para a determinação de estrutura das cerâmicas
	
*
*
AX: Quando o número de cátions e ânions é igual, dizemos ter uma estrutura AX (sendo A o cátion e X o ânion) 
	Os detalhes da estrutura dependem do tamanho relativo dos cátions e ânions (da razão R=rc/ra).
AmXp (m e/ou p ≠ 1)
Exemplo: Ca F2 Fluoreto de Cálcio
AmBnXp (mais de um tipo de cátion)
		Exemplo: BaTiO3 Titanato de bário
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Número de coordenação e geometrias para Várias razões entre os raios dos Cátions (Rc) e ânions (Ra)
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Estrutura do Sal-gema (NaCl)
R = 0,102 / 0,181 = 0,563
Número de coordenação 6
Estrutura CFC de ânions 
com cátions preenchendo os interstícios octaédricos,
 Esta estrutura possui 4 cátions e 4 ânions por célula unitária
Outros exemplos: MgO, MnS, LiF e FeO
*
*
Estrutura do Cloreto de Césio(CsCl): oito íons de cloreto rodeiam um cátion central
R = 0,170 / 0,181 = 0,939
Número de coordenação 8
A célula unitária: 2 átomos
Estrutura cúbica simples,
Não é CCC por possuir 
íons de dois tipos diferentes
 CCC (todos átomos iguais)
Não confundir esta estrutura com CCC 
*
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Estrutura da Fluorita (CaF2)
R  aproximadamente 0,8
Número de coordenação: Cátion 8 Ânion 4
Esta estrutura tem alto caráter iônico (89%)
A célula unitária 
Outros exemplos: UO2, 
PuO2 e ThO2
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*
Compostos cerâmicos com mais de um tipo de cátion
A célula unitária ; empacotamento dos
ânions CFC, íon de Ba2+ nos vértices,
os íons de O2- as faces e o Ti4+ ocupa o interstício no centro do cubo
Estrutura do Titanato de Bário (BaTiO3),
material cerâmico utilizado em circuitos 
eletrônicos.
Exemplos: SrZrO3, SrSnO3
*
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*
Muitos materiais de construção são feito de silicatos: tijolos, telhas, revestimento, vidros, etc
 
O mais conhecido é o cimento portland, o qual aglutina (liga) agregados particulados (areia, brita...) em presença de água (cimento hidráulico).
 Por que o cimento endurece?
 O endurecimento do cimento resulta da reação da água (hidratação) com os constituintes do cimento (silicatos).
 
*
*
Si (silício) liga-se com oxigênio formando uma estrutura tetraédrica:
SiO44-
Ligações Si-O fortes: Temperatura de fusão elevada  1710ºC 
Baixa densidade (2,65g/cm3)
*
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Estrutura 
tetraédrica do íon
 silicato (SIO44-)
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Sílica-Base SiO2 – Quando o oxigênio, nos vértices do tetraedro, é compartilhado por tetraedros adjacentes obtém-se uma rede de SiO2 denominada Sílica. O material fica eletricamente neutro
Formas polimórficas
Quartzo, 
cristobalita e 
tridimidita.
*
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Sílica fundida ou vítrea Não existe uma estrutura cristalina (amorfa). Rede de tetraedros de sílica ligados ionicamente e covalentemente. 
CaO e Na2O (modificadores de rede). Eles abaixam o ponto de fusão do vidro e favorecem a conformação do vidro em temperaturas menores.
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Os defeitos atômicos em cerâmicas podem ser: 
 Defeitos de lacunas de cátions ou ânions, 
 Defeitos intersticiais, apenas dos cátions (em geral são menores que os ânions).
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A eletroneutralidade de um cristal deve ser mantida, assim os defeitos muitas vezes ocorrem aos pares:
Defeito de Schottky: Lacuna de cátion e lacuna de ânion
Defeito de Frenkel: Lacuna de cátion e um cátion intersticial
Material estequiométrico é o material em que cátions e ânions, apesar dos defeitos mantém a proporção exata entre os elementos, conforme a fórmula
Defeito de Frenkel
Defeito de Schottky
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Existem:
Átomos de impureza intersticial
Íons de impureza substitucional (cátion ou ânion)
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A interpretação dos diagramas de fase binários se dá da mesma forma que nos diagramas
binários de metais.
A solução sólida de Al2O3 - Cr2O3 é substitucional: Os íons Al3+ e Cr3+ tem a mesma carga
Tem tamanhos parecidos (0,053 e 0,062 nm)
Al2O3 e Cr2O3 tem a mesma estrutura cristalina
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Sistema – Al2O3 – Cr2O3 (Binário)
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Alguns diagramas de fases cerâmicos se apresentam bem mais complicados
Sistema MgO – Al2O3
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Devido a suas ligações iônicas e covalentes muitos materiais cerâmicas são duros e possuem uma baixa resistência a impactos.
Fratura frágil – consiste na formação e propagação de trincas através da seção reta do material em uma direção perpendicular à carga aplicada. Normalmente o crescimento das trincas se dá através dos grãos (transgranular) e ao longo do contornos de grãos (intergranular).
*
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.
Baixa tenacidade: dos materiais cerâmicos é devido à combinação de ligações covalentes e iônicas. (Tenacidade é a resistência a fraturas quando ocorrem trincas)
Dureza: os materiais mais duros conhecidos são os cerâmicos
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 Fluência: deformação do material dependente do tempo que está sob tensão. Sofrem deformação por fluência como resultado da exposição a tensões (compressão) em temperaturas elevadas.
Isolantes elétricos e térmicos: devido a ausência de elétrons de condução.
Temperatura de fusão: relativamente alta.
Grande estabilidade química: em muitos ambientes hostis devido as suas fortes ligações químicas
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Aula ASSISTIDA HOJE é aula ESTUDADA HOJE
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 10
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Introducao a Qu�mica/A008_Polimeros.ppt
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1º SEMESTRE 2014
“Tenho o maior desprezo por pessoas que, para afirmar a sua duvidosa superioridade, pisam nos mais fracos.” 
Rubem Alves
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ESTRUTURAS DOS POLÍMEROS
Prof. Ruy Ernesto Nóbrega Schwantes
Livro texto:
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr, (sétima edição); LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Capítulo 14 (págs 355 a 379)
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 
Willian D Callister Jr e David G Rethwisch, (oitava edição); Gen LTC
Capítulo 14 (págs 454 a 485)
Livros de apoio:
Princípios de Ciência dos Materiais; Lawrence H Van Vlack; Editora Edgard Blücher
Capítulo 7 (págs 164 a 198)
Ciência dos Materiais; James F. Shakelford; Pearson Prentice Hall
Capítulo 13 (págs 292 a 314)
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Polímeros são macromoléculas formadas a partir de moléculas menores - os monômeros. 
O processo de transformação desses monômeros, formando o polímero, é chamado polimerização. 
A massa molecular de um polímero varia muito, sendo que em uma porção de material polimerizado existem moléculas maiores e menores; daí falamos sempre em massa molecular média. 
Ex:  Celulose: (C6H10O5)n  onde n varia de aproximadamente 1500 a 3000
        Polietileno: (CH2CH2)n  onde n varia de aproximadamente 2000 a 100 000
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Os polímeros naturais (derivados de plantas e animais) são utilizados há muito tempo: 
Exemplos: Madeira, Borracha, Seda, Lã, Algodão, etc...
Outros polímeros naturais são importantes em processos biológicos e fisiológicos
Exemplos: Proteínas, Enzimas, Amidos, Celulose, etc...
Hoje em dia se utilizam muito polímeros sintéticos, a partir de moléculas orgânicas pequenas (os monômeros)
Polietileno, PVC, Borracha sintética, Acrílicos, Nylon, etc ...
*
*
Revendo um pouco de hidrocarbonetos:
Compostos formados por Carbono e Hidrogênio, exemplos:
Metano CH4 		Etano C2H6 
Eteno C2H4 			 	Etino C2H2 
Posso ter outros grupos de átomos formando algumas famílias de compostos as chamadas Funções.
R – OH (álcoois) Ex: 			 (Aldeídos) Ex: 		 
*
*
Vamos ver um exemplo simples de polímero:
		etileno				polietileno
unidade repetida
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Na fabricação de um polímero, a substância inicial constitui o monômero, e sua repetição 2, 3, ..., n vezes dá origem ao dímero, trímero, ..., polímero. 
Teoricamente a reação de polimerização pode prosseguir infinitamente, dando origem a uma molécula de massa molecular infinita. Fatores práticos, no entanto, limitam a continuação da reação...
*
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Ângulo entre as ligações no carbono: 109º28’
Comprimento da ligação
C – C 
0,154 nm
Conformação
Dobras
Torções
Contorções
Espiralações
Podem ocorrer interações mesmo entre moléculas
C=C ligação rotacionalmente rígida
C-C ligação rotacionalmente livre (pode sofrer impedimentos de grupos volumosos em carbonos vizinhos)
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*
Quanto aos monômeros Homopolímero – Todas as unidades repetidas ao longo de uma cadeia são do mesmo tipo 
Copolímero – As cadeias são compostas por duas ou mais unidades repetidas diferentes
*
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Quanto a estrutura molecular
Linear 
Ramificada
Com ligações cruzadas
Em rede (tridimensional)
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*
Quanto a resposta do polímero à aplicação de uma força mecânica em temperaturas elevadas os polímeros podem ser:
Termoplásticos
Amolecem ou eventualmente se liquefazem quando são aquecidos e endurecem quando são resfriados. Processo reversível que pode ser repetido. (normalmente os polímeros lineares e os pouco ramificados são termoplásticos).
Termofixos
Normalmente os polímeros em rede são termofixos, se tornam permanentemente duros durante a sua formação e não amolecem com um aquecimento subsequente.
*
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Estereoisomerismo
“polímero” com a configuração “isotática”
“polímero” com a configuração “sindiotática”
“polímero” com a configuração “atática”
Um mesmo polímero pode apresentar as 3 configurações, depende das condições de polimerização
*
*
configuração “isotática”
configuração “sindiotática”
*
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Isomerismo geométrico
Cis poliisopreno (borracha natural)
Trans poliisopreno (guta-percha)
Quando os grupos são volumosos, podem ocorrer impedimentos espaciais, sendo que na forma trans os grupos estão em lados opostos da molécula ela é mais estável.
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Características dos polímeros dependem de:
Peso molecular
Forma do polímero
Estrutura das moléculas
*
*
A ligação entre os monômeros é feita através de pontos reativos, isto é, átomos ou grupos de átomos do monômero, capazes de efetuar uma nova ligação química, seja pelo rompimento de insaturações ou pela eliminação de moléculas simples (H2O, NH3 etc). Se existirem três ou mais pontos reativos no monômero, o polímero será tridimensional
*
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Por ADIÇÃO
Por CONDENSAÇÃO
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Hoje em dia se utilizam muito polímeros sintéticos, a partir de moléculas orgânicas pequenas (os monômeros)
Polietileno
PVC
Borracha sintética
Acrílicos
Nylon
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Polietileno: É obtido a partir do etileno (eteno). Possui alta resistência à umidade e ao ataque químico, mas tem baixa resistência mecânica. O polietileno é um dos polímeros mais usados pela indústria, sendo muito empregado na fabricação de folhas (toalhas, cortinas, envólucros, embalagens etc), recipientes (sacos, garrafas, baldes etc), canos plásticos, brinquedos infantis, no isolamento de fios elétricos etc. 
*
*
Poliisobuteno: 
É obtido a partir do isobuteno (isobutileno). Constitui um tipo de borracha sintética denominada borracha butílica, muito usada na fabricação de "câmaras de ar" para pneus. 
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*
Cloreto de Polivinila (PVC):
 É obtido a partir do cloreto de vinila. O PVC é duro e tem boa resistência térmica e elétrica. Com ele são fabricadas caixas, telhas etc. Com plastificantes, o PVC torna-se mais mole, prestando-se então para a fabricação de tubos flexíveis, luvas, sapatos, "couro-plástico" (usado no revestimento
de estofados, automóveis etc), fitas de vedação etc. 
*
*
Acetato de Polivinila (PVA):
 É obtido a partir do acetato de vinila. É muito usado na produção de tintas à base de água (tintas vinílicas), de adesivos e de gomas de mascar. 
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Politetrafluoretileno ou Teflon: É obtido a partir do tetrafluoretileno. É o plástico que melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos; por isso, apesar de ser caro, ele é muito utilizado em encanamentos, válvulas, registros, panelas domésticas, próteses, isolamentos elétricos, antenas parabólicas, revestimentos para equipamentos químicos etc. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atmosferas. 
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Polimetacrilato: É obtido a partir do metacrilato de metila (metil-acrilato de metila). Este plástico é muito resistente e possui ótimas qualidades óticas, e por isso é muito usado como "vidro plástico", conhecido como plexiglas ou lucite. É muito empregado na fabricação de lentes para óculos infantis, frente às telas dos televisores, em parabrisas de aviões, etc..  
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Poliacrilonitrila: É obtido a partir da nitrila do ácido acrílico (acrilonitrila). É usado essencialmente como fibra têxtil - sua fiação com algodão, lã ou seda produz vários tecidos conhecidos comercialmente como orlon, acrilan e dralon, respectivamente, muito empregados especialmente para roupas de inverno. 
 
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Poliésteres: Resultam da condensação de poliácidos (ou também seus anidridos e ésteres) com poliálcoois. Um dos poliésteres mais simples e mais importantes é obtido pela reação do éster metílico do ácido tereftálico com etileno-glicol. É usado como fibra têxtil e recebe os nomes de terilene ou dacron. Em mistura com outras fibras (algodão, lã, seda etc) constitui o tergal. 
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Poliamidas ou Nylons: Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca etc. O mais comum é o nylon-66, resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido hexanodióico). 
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Poliestireno: É obtido a partir do estireno (vinil-benzeno). Esse polímero também se presta muito bem à fabricação de artigos moldados como pratos, copos, xícaras etc. É bastante transparente, bom isolante elétrico e resistente a ataques químicos, embora amoleça pela ação de hidrocarbonetos. Com a injeção de gases no sistema, a quente, durante a produção do polímero, ele se expande e dá origem ao isopor.
*
*
Polipropileno É obtido a partir do propileno (propeno), sendo mais duro e resistente ao calor, quando comparado com o polietileno. 
Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias (ráfia), filmes orientados, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injeção, material hospitalar esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores)
*
*
Aplicações: Embalagens para bebidas, refrigerantes, água mineral, alimentos, produtos de limpeza, condimentos; reciclado, presta-se a inúmeras finalidades: tecidos, fios, sacarias, vassouras.
*
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As substâncias moleculares com moléculas pequenas (por exemplo água e metano) são normalmente totalmente cristalinas (como sólidos) ou totalmente amorfas (como líquidos).
Como consequencia de seus tamanhos e complexidade, as moléculas de polímeros são, em geral, apenas parcialmente cristalinas (ou semicristalinas) possuindo regiões cristalinas dispersas no material amorfo restante. 
Qualquer desordem ou falta de alinhamento na cadeia irá resultar em uma região amorfa, condição muito comum, uma vez que torções contorções e os enovelamentos previnem a correta ordenação das moléculas.
Para polímeros lineares, a cristalização é obtida com facilidade, pois existem poucas restrições para prevenir o alinhamento da cadeia. Quaisquer ramificações laterais interferem na cristalização, de modo que polímeros ramificados nunca são altamente cristalinos. Polímeros estereoisômeros atáticos são difíceis de cristalizar, os isotáticos e sindiotáticos cristalizam muito mais facilmente.
Para os copolímeros quanto mais irregulares e aleatórios forem os arranjos das unidades repetidas, maior será a tendência para o desenvolvimento de material não cristalino.
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FAZER EXERCÍCIOS
Lista 11
Introducao a Qu�mica/Ci�ncia e Engenharia de Materiais uma introdu��o.pdf
 
 
 
 
 
 
 
 
Prefácio 
1 i esta Quinta Edição, mantive os objetivos e as técnicas 
para o ensino da ciência e engenharia dos materiais apresen-
tados nas edições anteriores. 0 primeiro e principal objetivo 
consiste em apresentar os fundamentos básicos de acordo com 
um nível apropriado para alunos universitários que tenham 
concluído seus cursos de cálculo, química e física do primei-
ro ano. Com o objetivo de atingir essa meta. empenhei-me 
no uso de uma terminologia familiar ao aluno que estivesse 
se deparando pela primeira vez com a disciplina da ciência e 
engenharia dos materiais, e também na definição e explica-
ção de todos os termos que não fossem familiares. 
O segundo objetivo consiste em apresentar a matéria em 
uma ordem lógica, desde os conceitos mais simples até os mais 
complexos. Os doze primeiros capítulos estão voltados prin-
cipalmente para os materiais metálicos e suas ligas, os quais. 
estruturalmente, são os mais simples dos quatro tipos de 
materiais. Os cinco capítulos seguintes tratam dos materiais 
cerâmicos, polímeros, e compósitos, nessa ordem. Além dis-
so, cada capítulo está construído sobre o conteúdo de capí-
tulos anteriores. Isso é especialmente verdadeiro no caso dos 
Caps. 2 a 11, que tratam de ligações atômicas, estruturas cris-
talinas, imperfeições, difusão, propriedades mecânicas, 
discordâncias. falhas, diagramas de fases, transformações de 
fases e processamento térmico, nessa seqüência. 
0 terceiro objetivo, ou filosofia, que me esforço para man-
ter ao longo de todo o texto é aquele de que. se um tópico ou 
conceito é digno de ser tratado neste livro, então ele merece 
ser tratado com detalhes suficientes e com uma profundida-
de tal que os alunos tenham a oportunidade de compreen-
der por completo o assunto, sem que tenham que consultar 
outras fontes de informações: ainda, na maioria dos casos, é 
fornecida alguma aplicabilidade prática. As discussões têm 
por objetivo serem claras e concisas, além de começar a par-
tir de níveis apropriados de compreensão. 
0 quarto objetivo consiste em incluir no livro caracterís-
ticas que irão acelerar o processo de aprendizado. Esses re-
cursos de aprendizado incluem numerosas ilustrações e fo-
tografias, que auxiliam na visualização do que está sendo 
apresentado; perguntas e problemas ao final dos capítulos. 
assim como as respostas para alguns problemas seleciona-
dos, que ajudam na auto-avaliação do aluno: um glossário. 
uma lista de símbolos, e referências, para facilitarem a com-
preensão da matéria. O livro enfatiza, ainda, a importância 
do uso de recursos computacionais interativos que facilitem 
a visualização dos conceitos e forneçam elementos para re-
solver problemas de projetos e de seleção de materiais. 
Em relação às perguntas e problemas, a maioria dos pro-
blemas exige cálculos que levam a soluções numéricas: em 
alguns casos, pede-se ao aluno que tome uma decisão