Lista Química Geral

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1 - O que são as forças intramoleculares e intermoleculares? Explique a origem destas forças, sua natureza de atuação, e alcance em sistemas atômicos e moleculares. 
As forças intramoleculares:(interação dentro da molécula) de natureza iônica são aquelas onde predominam interações elétricas, pela presença de cátion e ânion, com doação de elétrons por parte do cátion e recebimento de elétron por parte do ânion. Nas forças de natureza covalente ocorre um compartilhamento desses elétrons, sendo que não há a presença de íons. Já na ligação metálica, esses elétrons possuem mobilidade para deslocar-se a partir de certa distância média do núcleo atômico, sendo esse o fator responsável pela sua condução térmica e elétrica.
Ligações iônicas, covalentes ou metálicas são exemplos.
Interações intermoleculares:( interação entre uma(s) molécula(s) com outra(s)) surgem devido as forças de interação entre moléculas, que são essencialmente de natureza eletrostática, e fazem com que uma molécula influencie o comportamento de outra molécula em sua proximidade. Estas forças são responsáveis pelos desvios de comportamento ideal dos gases reais, por exemplo, e são mais efetivas nas fases condensadas, líquida e sólida da matéria. Podem ser agrupadas em interações de curto alcance (pequenas distâncias de separação molecular) e longo alcance. Sendo essas interações conhecidas como ligações: ion-ion, ion-dipolo, dipolo-dipolo (permanente e/ou estacionário), ligações de hidrogênio e dispersão de London.	Comment by Natália Rodrigues: Intermolecular íon-íon?	Comment by Pedro Paulo Reis Gomes: a unica interpretação possível são íons de diferentes moléculas interagindo, vai saber né?
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2 - Explique e discuta as forças intermoleculares em gases, líquidos e sólidos.
Aula do professor Luciano sobre líquidos parte I: https://www.youtube.com/watch?v=uenueMyxbwc
Aula do professor Luciano sobre líquidos parte II: https://www.youtube.com/watch?v=FvxMDIQOXII
Aula do professor Luciano sobre líquidos parte III:
https://www.youtube.com/watch?v=q9VBpGilhK8
As forças interatômicas e intermoleculares são responsáveis pelas propriedades físicas e químicas das substancias e materiais
Acho justo pontuar o que acontece em cada caso dadas as forças, como to correndo vou só copiar minha resposta aqui:
				As forças intermoleculares definem o comportamento de materiais em determinado estado. No estado gasoso as moléculas estão com mais energia e não tem ordem, há muito espaço vazio entre elas e as partículas tem liberdade de movimento, as interações intermoleculares nesse caso são mais fracas e quase imperceptíveis. No estado líquido as moléculas tem certa desordem, mas estão próximas o bastante para que as forças intermoleculares mantenham o aspecto do líquido, além de conferir propriedades como tensão superficial e viscosidade, cujas forças dependem das moléculas em questão (moléculas com cadeias mais compridas e complexas tendem a ter maior viscosidade enquanto moléculas polares e com alta atração relativa tendem a ter maior tensão superficial). Já no estado sólido as moléculas são pouco energéticas e tem um arranjo ordenado, as partículas estão muito próximas e as forças de interação as mantém unidas. Quanto mais fortes as interações intermoleculares, mais difícil de romper é o objeto em escala macroscópica.
3- O que são as forças de Van der Waals? Quais os tipos e quais as características destas forças.
Força de van der Waals (ou interação de van der Waals), nome dado em homenagem ao cientista holandês Johannes Diderik van der Waals, é a soma de todas forças atrativas ou repulsivas, que não sejam forças devidas a ligações covalentes entre moléculas (ou entre partes da mesma molécula) ou forças devido à interação eletrostática de íons.1 Existem três interações distintas:
Moléculas em materiais podem ser eletricamente neutras ou carregadas, possuir dipolo elétrico permanente ou sofrer/induzir polarização resultando em dipolos induzidos
Dipolo-dipolo (Força de Keeson): Cada molécula possui a formação de um dipolo (dois pólos, sendo um lado negativo e outro positivo) devido a diferença de eletronegatividade. Assim há a ligação de uma lado positivo de uma molécula com outra no lado negativo. Em moléculas constituídas de átomos diferentes, os elétrons não são compartilhados de maneira equivalente. O comportamento de átomos em moléculas pode ser entendido através de uma série de conceitos. Por exemplo, a tendência de um átomo em atrair elétrons para si, em um ambiente molecular, é caracterizada por uma quantidade denominada eletronegatividade.
Dipolo-dipolo induzido: Uma molécula com um dipolo permanente pode induzir um dipolo em uma segunda molécula (apolar) que esteja localizada próxima no espaço. A força desta interação irá depender do momento de dipolo molécula e da polarizabilidade, da segunda molécula. Estes dipolos instantâneos podem então se alinhar de várias maneiras com o dipolo permanente da primeira molécula, originando a interação dipolo permanente - dipolo induzido. Este tipo de interação usualmente varia com o inverso da quarta potência da separação intermolecular, 1/r4, e ocorre entre moléculas polares e apolares.
Dispersão pareça uma força atrativa fraca que pode ser vista como uma interação dipolo induzido - dipolo induzido. Dipolo transiente:flutuações na distribuição eletrônica resultam em momentos de dipolo instantâneos que se atraem mutuamente. Logo, as polarizabilidades das duas moléculas em contato é que irão determinar a força de tal interação. Varia com o inverso da sexta potência da separação intermolecular, 1/r6 .
Ligação de hidrogênio: não fazem parte do grupo de interações de Van der Waals.
4- a) Discuta as propriedades elétricas de moléculas.
Muitas das propriedades elétricas de moléculas podem ser tratadas devido às influencias competitivas entre os seus núcleos e elétrons, ou pela influência de campos elétricos/magnéticos externos aplicados ao sistema. Tais interações podem resultar, por exemplo, no aparecimento de um momento de dipolo elétrico, relacionado com importantes propriedades dos materiais.
4-b) O que são: dipolos elétricos, polaridade molecular, polarização. Qual a relação entre índice de refração e a polarização.
Dipolos Elétricos: Quando um campo elétrico é aplicado 	numa certa região, a densidade de cargas (nuvem de elétrons) se desloca, induzindo deste modo a formação de um dipolo efetivo ao longo do eixo do campo. Os dipolos também podem ser permanentes em determinadas moléculas devido a diferença de eletronegatividade dos átomos que a compõem.
Um dipolo elétrico consiste de arranjo de cargas elétricas +q e –q separadas por uma distância (d). Este arranjo de cargas é representado por um vetor, o momento de dipolo elétrico (μ), que aponta da carga positiva para carga negativa. A magnitude do vetor de momento de dipolo elétrico é dada por:
µ = q.d (unidades em Debye => 1D = 3,336x10-30 C.m).
Polaridade: As moléculas podem ser polares ou apolar.
Uma molécula polar é aquela que apresenta momento de dipolo elétrico permanente. Surge principalmente das diferenças de eletronegatividade (distribuições de cargas) dos átomos.
Uma molécula apolar é neutra e pode ter momento de dipolo induzido
num campo elétrico, devido a distorção causada na distribuição eletrônica. Entretanto este momento induzido é temporário, sendo removido quando a perturbação é removida.	
Polarização: é a medida da capacidade de uma molécula sofrer distribuição de cargas, induzindo um momento de dipolo elétrico. Ela pode ser expressa relacionando a densidade do momento (µz) de dipolo elétrico e a densidade molecular (N):
 		l/
Onde z é a direção do campo elétrico (E) aplicado, e T é a temperatura, k é a constante de Boltzmann.
O momento de dipolo induzido (μ*) é proporcional ao campo elétrico de força (E), e a constante de proporcionalidade (α) chamada de polarizabilidade da molécula:
μ* = α.E
A polarizabilidade (α) tem unidades de C2.m2 /J.
Também pode ser definida em termos de volume de polarizabilidade (α`), ou polarizabilidade volumar:
A polarizabilidade é normalmente anisotrópica, ou seja, depende da orientação da molécula com respeito ao campo elétrico aplicado.
 ( O índice de refração (nr) está relacionado com a polarizabilidade molecular, pois a propagação da luz induz um momento de dipolo oscilante, o qual irradia luz de mesma frequência. Esse índice é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo(c) e na substância analisada (c`):
A polarização molar e a polarizabilidade molecular podem então ser medidas pela medida do índice de refração da amostra e a aplicação da equação de Clausius-Mossotti:	Comment by Cristiane dos Santos Costa: ???
 
Método computacional: onde se considera a densidade de elétrons em cada molécula, considerando também a posição relativa desses pontos em relação ao campo molecular
Método da primeira aproximação: Este método é aplicado através do uso do momento dipolo resultante onde:
Na verdade a fórmula é ur=(u1^2+u2^2+2*u1*u2*cos)^1/2
6- O que são n-polos elétricos? Quais são os tipos? Esboce arranjos de cargas elétricas que correspondem a um monopolo, dipolo, quadrupolo, octopolo, e discuta as razões para as diferentes dependências dos campos elétricos com as distancias entre as cargas.
São arranjos espaciais das moléculas que se caracterizam pelo aparecimento de locais de diferentes polaridades, positiva e negativa. Os polos são divididos em: mono, di, quadri e octopolo.
7- Explique as propriedades microscópicas em líquidos. O que é uma função de distribuição radial, e qual a utilidade na descrição de sistemas condensados?
Resp1: Tensão superficial: efeito físico que ocorre na superfície de um líquido que leva a superfície a se comportar como uma membrana elástica. No interior do líquido as moléculas interagem entre si, de maneira uniforme e em todas as direções, resultando em uma força nula. Na superfície as moléculas sofrem atração das moléculas abaixo. outra definição para a tensão superficial é a tendencia de um líquido de minimizar a sua área superficial.
Capilaridade: Forças de coesão (Molécula-Molécula) Forças de adesão (Molécula superfície). Interação entre o liquido e o material, fazendo com que o, líquido suba, contra a gravidade
Viscosidade: Medida da fluidez onde as moléculas deslizam umas sobre as outras, o que depende da interação de suas moléculas
Resp2: O volume por mol é muito grande para gases, e muito pequeno para sólidos e líquidos. A distância média entre as moléculas num líquido se aproxima do diâmetro molecular (livre caminho médio curto). Nas condições normais de temperatura e pressão, um gás ideal ocupa 22,4 L/mol, enquanto a maioria dos líquidos e sólidos tem volumes molares 500 a 1000 vezes menores.
Se medirmos as forças pela magnitude do termo (a/V2) na equação de van der Waals (gases reais), então uma diferença de 1000 vezes no volume molar resulta que em um líquido. As forças de Van Der Waals são da ordem de ~106 maiores do que num gás real. 
A função de distribuição radial, g(r), é definida de tal modo que (g(r).r^2.dr) representa a probabilidade de uma molécula ser encontrada a uma distância entre r e (r+dr) de outra molécula. A função g(r) passa por um máximo num certo valor (r) que representa a distância mais provável na qual poderá ser encontrada uma segunda molécula/partícula. Sua função é determinar a natureza das interações intermoleculares das quais as propriedades estruturais e termodinâmica dos líquidos dependem.
Pode-se determinar indiretamente usando dados de espalhamento de nêutrons ou espalhamento de raios x. A técnica pode ser usada em escalas de comprimento muito curto, mas envolve um espaço significativo e média de tempo. Desta forma, a função de distribuição radial foi determinada para uma ampla variedade de sistemas, variando de metais líquidos para colóides carregadas. 
Também é possível calcular diretamente por extração a partir de posições de partículas microscopia confocal ou tradicional. Esta técnica é limitada às partículas grandes o suficiente para a detecção óptica, mas tem a vantagem de ser resolvido no tempo de modo que, além da informação estática, também dá acesso aos parâmetros dinâmicos e também espaço resolvidos, permitindo que0 revelam a morfologia e dinâmica de estruturas locais em cristais coloidais, vidros, géis, e interações hidrodinâmicas.
Parte B: O que é uma função de distribuição radial, e qual a utilidade na descrição de sistemas condensados? (aula do Lago)
Podemos descrever em nível teórico as posições médias das partículas num líquido em termos da função de distribuição radial , g(r).
Esta função, é definida de tal modo que (g(r).r^2.dr) representa a probabilidade de uma molécula ser encontrada a uma distância entre r e (r+dr) de outra molécula.
A função g(r) normalmente passa por um máximo num certo valor médio (r) que representa a distancia mais provável na qual poderá ser encontrada uma segunda molécula/partícula.
As propriedades estruturais e termodinâmicas dos líquidos dependem da natureza das interações intermoleculares, as quais podem ser determinadas a partir da função de distribuição radial.
A partir daí, podemos definir uma equação de estado para descrever as propriedades termodinâmicas do sistema em fase condensada.
8- Descreva as teorias que tratam os movimentos moleculares em líquidos.
O processo de migração das moléculas por colisões aleatórias com suas vizinhas através do líquido é chamado de difusão (dependente do tempo).
A quantidade M de material que passa através de uma secção de área unitária, S, (um corte transversal de um cilindro, em (m2) por unidade de tempo t (s), é conhecido como FLUXO DE DIFUSÃO (J) :
O fluxo por sua vez, é proporcional ao gradiente de concentração, (ΔC/Δ x):
 
Onde D corresponde ao coeficiente de difusão em m2/s; C é a concentração em kg/m3 (ou moles), e x a distância (em m).
A primeira lei de Fick relaciona o fluxo de material com o gradiente de concentração, e descreve o processo de difusão sob condições de estado estacionário, ou seja, o gradiente de concentração não varia com o tempo.
Em condições de estado não estacionário (comum), usamos a segunda Lei de Fick, que representa a taxa de alteração da concentração de soluto em função do tempo e o deslocamento:
A viscosidade de um líquido mede a resistência interna oferecida ao movimento relativo das diferentes partes desse líquido (resistência ao fluxo):
τ é a tensão de cisalhamento (força por unidade de área), onde η é o coeficiente de viscosidade.
A unidade de viscosidade é o Poise.
A viscosidade dos fluídos vem do atrito interno (interações) entre as partículas do sistema, e segue uma dependência com a temperatura. O coeficiente de difusão (D) aumenta com a temperatura. Logo, uma relação em que o coeficiente de difusão está relacionado inversamente com o coeficiente de viscosidade (η) é dada por:
η0 é um parâmetro de ajuste;
Ea é energia de ativação;
R = constante universal dos gases.
9 - Classifique as moléculas (ClF3, O3, H2O2, SO3, XeF4, SF4) quanto a polaridade justifique a sua resposta.
CIF3: Polar, os elétrons sem ligação, juntamente com um dos Fluores forma
um dipolo elétrico.
µ = q.d
µ 
O3 
H2O2: polar, pois a ligação entre os oxigênios e os hidrogênios gera um ângulo caracterizando um dipolo, sendo que os oxigênios terão carga positiva e os hidrogênios carga negativa.
SO3: Apolar, pois o vetor da polaridade dos oxigênios se anulam e não há nenhum elétron livre no enxofre.
XeF4: Apolar, pois o vetor da polaridade dos fluores se anulam e não há nenhum elétron livre no xenônio.
SF4: Polar, pois há a formação de um dipolo entre os elétrons sem ligação do enxofre e os Fluores nas ligações frontais a ele.
10- Calcule a resultante dos momentos dipolo, com módulos de 1,5 D e 0,8 D, que fazem entre si um ângulo de 109,5°
Mr =( m12 +m22 +2*m1*m2*cosb)½
Mr= resultante do momento dipolo 
m1=momento dipolo 1=1,5
m2=momento dipolo 2=0,8
b= angulo entre eles=109,5
Mr=( 1,5^2 +0,8^2 +2*1,5*0,8*cos109,5)^½ = 1,445D
11- O índice de refração do CH2I2 é 1,732 para luz de comprimento de onda (lambda)= 656nm. A sua massa especifica a 20°C é 3,32g/cm3. Calcule a polarizabilidade da molécula neste comprimento de onda de 656nm.
12- Discuta as relações entre as propriedades termodinâmicas nos líquidos.
13- Discuta as diferenças e semelhanças em termos de ligações e estrutura em:h
líquidos; b) sólidos metálicos; c) cristais iônicos.
Ligações: de modo geral as ligações intermoleculares nos sólidos (tanto metálicos quanto iônicos) são mais fortes, fazendo com que suas partículas não possam se movimentar livremente apenas oscilando em suas posições; já os líquidos são um “meio termo” entre sólidos e gases assim suas moléculas são móveis (como os gases), mas não podem escapar livremente (como gases)
Estruturas como os sólidos estão presos em seus retículos, dizemos que sua ordem é de longo alcance, ou seja, suas partículas estão em arranjos ordenados até a distâncias muito grandes (sendo que sólidos metálicos são formados por íons, iguais do mesmo elemento químico, enquanto que os iônicos, possuem Cátions e Ânions em sua estrutura) como os líquidos podem se mover , apesar de ainda estarem sob o efeito de forças intermoleculares, dizemos que possuem ordem de curto alcance.
14- Cristais iônicos são normalmente bem rígidos, porém frágeis quando atacados. Explique isto considerando as forças eletrostáticas geradas quando 2 camadas no cristal são movidas
Resp: Os cristais iônicos são constituídos por espécies carregadas, onde cátions e ânions tem raios diferentes. A célula unitária do cristal reflete a estequiometria do composto, que resulta num cristal eletricamente nulo.
Energia de retículo: energia requerida na formação de 1 mol do sólido iônico a partir de íons no estado gasoso. Quanto maior a energia do retículo, maior a estabilidade do composto.
Se duas camadas do cristal são removidas, supõe-se que e internas do cristal, tornando-se mais frágil.
15 - Diamante é um dos materiais mais duros conhecido. Explique isto em termos de sua estrutura.
Normalmente, o diamante cristaliza com estrutura cúbica e pode ser sintetizado industrialmente. Outra forma de cristalização do diamante é a hexagonal, menos comum na natureza e com dureza menor (9,5 na escala de Mohs). A característica que difere os diamantes de outras formas alotrópicas, é o fato de cada átomo de carbono estar hibridizado em sp³, e encontrar-se ligado a outros 4 átomos de carbono por meio de ligações covalentes em um arranjo tridimensional tetraédrico.
O diamante é uma substância cristalina formada por átomos de carbono. Nessa estrutura, cada átomo de carbono está ligado covalentemente a quatro outros.
Este mineral possui duas características específicas: sua dureza e sua tenacidade. Sua dureza recebe a classificação 10 (a máxima) na escala de Mors, causado principalmente pela sua estrutura tetracovalente, no qual os átomos, por serem do mesmo material (carbono), não podem perder ou ganhar elétrons; há então o compartilhamento destes
Sua fragilidade deve-se à clivagem octaédrica perfeita, que se explica na forma que o mineral se quebra, seguindo sua forma da estrutura atômica interna.
16 - Que tipo de radiação é mais adequado para o estudo de sólidos e cristais e porque?
Resposta1: Os raios x, porção do espectro de radiação eletromagnética, são mais utilizados para estudos em sólidos e cristais devido aos seus curtos comprimentos de onda e seu grande potencial energético. Ao analisar espectros de radiação, podemos determinar propriedades importantes dos materiais, como estrutura e espaçamento entre os planos.	Comment by Anonymous: Por favor, corrijam se houver algum erro
Resposta 2: A radiação dos Raios-X representa uma porção do espectro de radiação eletromagnética de comprimento de onda muito curto e bastante energético. Raios-X são adequados ao estudo dos sólidos e cristais porque possuem um comprimento de onda similar à distância interplanar (~0,1nm).
Embora a Lei de Bragg tenha sido usada para explicar os padrões de interferência dos raios-x espalhadas por cristais, o fenômeno de difração tem sido desenvolvido para estudar a estrutura de todos os estados da matéria com diversos feixes, com comprimentos de onda de mesma ordem de grandeza da distância entre as estruturas atômicas ou moleculares de interesse.
17 - Explique por que o saldo de forças atrativas entre moléculas polares diminuem quando a temperatura aumenta. Compare com a dependência da temperatura da polarização molar de substancias polares, sob a ação de um campo extenso.
Sejam sistemas moleculares nos quais não se formem ligações de hidrogênio. A energia de interação atrativa total das moléculas que podem girar no sistema é dada pela soma das interações: dipolo - dipolo, dipolo - dipolo-induzido, e dispersão.
Numa fase condensada (fluído), por exemplo, as contribuições de interações entre pares de moléculas para a energia potencial podem variar (em primeira aproximação) com o inverso da sexta potência da distancia (r) entre as moléculas.
Ou seja, com o aumento da temperatura, as forças intermoleculares vão se tornando mais fracas, aumentando a distância entre as moléculas e diminuindo assim o somatório total de atratividade.
Falta ainda: Compare com a dependência da temperatura da polarização molar de substancias polares, sob a ação de um campo extenso.
Polarização: é a medida da capacidade de uma molécula sofrer distribuição de cargas, induzindo um momento de dipolo elétrico. Ela pode ser expressa relacionando a densidade do momento (µz) de dipolo elétrico e a densidade molecular (N):\	Comment by Anonymous: Essa parte mostra que a polarização molar é diretamente proporcional à densidade do momento dipolo, que por sua vez é inversamente proporcional à temperatura do sistema, portanto o aumento da temperatura diminui o potencial de polarização que acaba por enfraquecer as forças atrativas polares (acho)
 		
Onde z é a direção do campo elétrico (E) aplicado, e T é a temperatura, k é a constante de Boltzmann.
Falta ainda: “sob a ação de um campo externo.”
não falta não, acima já é a polarização sob o efeito de um campo elétrico 	Comment by Djarrá Ortolam: isso tá especificado na questão com a resposta acima, tem inclusive na fórmula o valor do campo elétrico como proporcional a mi z
Outra resposta para a segunda parte da pergunta: quando a substância é iônica, polarização é intensificada com o aumento da temperatura porque ocorre dilatação e afastamento entre os íons, enfraquecendo as forças interiônicas. Quando a substância é covalente, a polarização aumenta a princípio com o aumento da temperatura, porém o aumento dos movimentos das moléculas diminui a influência orientadora do campo elétrico, fazendo com que a polarização diminua à medida que a temperatura cresce.
18 - O que é a energia de Madelung (U)? Qual a sua expressão?
Assim como nos cristais de gases nobres, a interação atrativa de Van der Waals e a repulsão devido ao Princípio de Exclusão também estão presentes em cristais iônicos, mas a atração eletrostática entre os íons
é responsável pela maior parte da energia de coesão. A contribuição eletrostática para a energia de coesão é também conhecida como energia de Madelung,
U = - (1/4
Cte de Madelung (Adimensional): 
A constante de Madelung é um número adimensional específico da geometria da estrutura cristalina em que os íons estão localizados, não dependendo das cargas dos íons q e nem mesmo da distância mínima entre os íons, R. Deve ser um número positivo se o cristal iônico é estável ( U<0 ). Note ainda a mudança na convenção de sinal: + (-) corresponde agora a pares de cargas de sinal oposto (igual).
http://www.if.ufrj.br/~capaz/fmc/cap2-coesao.pdf
19 - Discuta os princípios da teoria de bandas.
Resposta : Teoria de bandas é utilizada para explicar a distribuição eletrônica em sólidos, que ocorre pela perturbação dos níveis eletrônicos a partir da interação entre os átomos. Nesse sistema, a energia potencial é periódica, denotando caráter contínuo dos espectros de energia que, em átomos e moléculas, são discretos. Esses espectros contínuos e periódicos são as chamadas bandas e são separadas pelos chamados “gaps”, caracterizados pelos valores de energia não permitidos .	Comment by Anonymous: Corrijam-me se houver algum erro, por favor
20 - Como caráter iônico de um sólido iônico é refletido no sistema de bandas?
Resposta : O aumento progressivo do caráter iônico faz com que aumentem os hiatos de energia e diminua a mobilidade dos elétrons. O aumento da ligação iônica provoca uma ligação mais forte dos elétrons aos respectivos centros iônicos positivos, por isso os compostos 12-16 tem hiatos de bandas maiores do que os compostos 13-15, por exemplo. O arsenieto de gálio é o mais importante dos compostos semicondutores, sendo utilizado na grande maioria dos dispositivos eletrônicos.	Comment by Anonymous: Corrijam-me se houver algum erro, por favor
21 - O que são sólidos isolantes, condutores e semicondutores. Quais as características destes materiais em termos da estrutura eletrônica?
;
Resposta 1:Condutores: materiais que apresentam diminuição da condutividade com o aumento da temperatura. Em sua maioria, são metais. A banda de condução (que não está preenchida com elétrons) se confunde com a banda de y das ligações covalentes, a banda de valência é quase totalmente cheia. 
Isolante: banda de valência totalmente cheia. São necessárias altas energias para que os elétrons da valência passem para a banda de condução. O gap é muito grande.
Resposta 2: Os condutores metálicos possuem energia de Fermi (estado de energia do elétron com mais alta energia no zero absoluto) com valor entre estados já ocupados por elétrons. Ou seja, essa energia está dentro de uma banda de energia permitida. Logo, um elétron pode saltar de um nível de energia para outro espontaneamente com sua excitação mínima. Em outras palavras, o elétron pode ser acelerado livremente pelo material. 
Os semicondutores e os isolantes possuem energia de Fermi com valor dentro de uma 
banda proibida. Logo, um elétron não pode ser acelerado livremente a menos que seja 
submetido a uma diferença de potencial (GAP). Se esse GAP for elevado, o material será considerado um isolante. Caso contrário, será um semicondutor. 
O diamante e a grafita possuem estruturas diferentes. Por conta disso, suas distribuições eletrônicas também serão diferentes.
Como a grafita é um condutor elétrico, sua energia de Fermi está em um estado permitido. Já o diamante, por ser um isolante, sua energia de Fermi se encontra em GAP elevado.
 
Resposta 2:
Regra de 3(densidade e peso molar 52g/mol):
7.2g - 1cm3
52g - X cm3
X=7,22cm3(volume ocupado por um mol de moleculas)
Relação entre volume total e volume ocupado pelas moléculas na célula unitária:
 Vol Atomos na celula = 0,68(átomos ocupam 68% da celula unitária) 
 Vol Total 
Volume total da célula unitária = 2/0.68 = 2.9411 moléculas por célula unitária 
Regra de 3(volume por mol):
7,22cm3 - 6,02x10-23moleculas
 Ycm3 - 2,9411 moléculas
Y = 3,52.10-23cm3/2,9411moléculas, ou seja: 3,52.10-23cm3/célula unitária
Relação entre vol da célula unitária e o raio:
Vol=4r/(3)^(½)=> r=(3)^(½).Vol/4
r=1,5242.10-23cm
Comprimento da celula(aresta):
a=Vol^(⅓)
a=3,277.10^(-8)
 
 Exercício 23
 
24 - (a) explique o que são semicondutores tipo-p e tipo-n;
(b) que tipo de semicondutor é obtido quando o silício é dopado com alumínio?
(c) que tipo de semicondutor é obtido quando o silício é dopado com fósforo? Justifique a sua resposta base nas configurações eletrônicas dos elementos envolvidos.
a)
Semicondução Extrínseca do tipo-n
Ocorre quando se adiciona uma impureza com número de valência superior ao
número de valência dos átomos que constitui o material, assim, por exemplo, numa estrutura de silício (que possui 4 elétrons de valência), ao substituir um átomo de silício por um átomo de valência 5, este realizará 4 ligações e um elétron não formará ligações, de modo a ser atraído pelo átomo de impureza por pequena atração, assim ele é facilmente removido, tornando-se um elétron livre ou de condução. Por esse motivo a impureza é chamada de doadora.
O elétron fracamente ligado esta no espaçamento proibido entre bandas, imediatamente abaixo da 
.parte inferior da banda de condução, assim, nenhum buraco é criado quando um elétron é excitado. A energia térmica proveniente de temperaturas ambientes é suficiente para excitar elétrons de espécies doadoras.
Neste tipo de material semicondutor, o número de elétrons é muito superior ao número de buracos, de modo que a determinação da condução elétrica dependerá basicamente do número de elétrons no sistema.
Semicondução extrínseca do tipo p
Tem-se um semicondutor extrínseco do tipo p quando é adicionada uma impureza com valência menor do que a valência apresentada pelos átomos do matéria, voltando ao exemplo do silício, ter-se-ia um matéria tipo p introduzindo um dopante com valência +3. Nestes semicondutores tem-se uma deficiência de elétrons ou como um buraco fracamente ligado ao átomo de impureza.
O buraco pode ser liberado do átomo de impureza através da transferência de um elétron de uma ligação adjacente, ou seja, o elétron troca de posição com o buraco. Analogamente com o processo observado na condução por elétrons, considera-se o buraco como estando em um estado excitado.
Cada átomo de impureza introduz um nível de energia dentro do espaçamento entre bandas, localizado próximo, porém, muito próximo da banda de valência. O elétron mais próximo ao topo da camada de valência pode ser excitado por energia térmica até esse buraco. Porém, nota-se a produção só do buraco como portador, ou seja, não é criado um elétron livre. Pelo fato de receber um elétron, a impureza passa a ser chamada de receptora. Quando a semicondução é do tipo p, nota-se que a condução depende mais do número de buracos do que do número de elétrons (inverso do tipo n).
b) que tipo de semicondutor é obtido quando o silício é dopado com alumínio?
Alumínio tem 3 elétrons na camada de valência enquanto o silício tem 4, temos um semicondutor tipo-p.
c) que tipo de semicondutor é obtido quando o silício é dopado com fósforo? Justifique a sua resposta base nas configurações eletrônicas dos elementos envolvidos.
Fósforo tem 5 elétrons na camada de valência enquanto o silício tem 4, temos um semicondutor tipo-n.
Questão “Bônus” - Quem foi Fermi? (Uma menina perguntou isso para ele na ultima aula de terça, turma das 19:00, e ele ficou tão inconformado que não sabíamos quem era o cara que falou que vai cair uma questão sobre ele na prova, vai saber né)
http://pt.wikipedia.org/wiki/c (sim wikipédia mesmo!!!, não acho que vá cair na prova mas deixo aqui a dica)
PROVA Turma Manhã 2011
1 (Não acho que vá cair, não vimos essa parte da matéria certo?)
2 - A partir da teoria do orbital molecular, construa o diagrama de níveis de energia para molécula diatômicas homonucleares do segundo período da tabela
periódica, e escreva a configuração eletrônica para o estado fundamental da molécula de N2. Quais as ordem de ligação para a molécula no estado fundamental e no primeiro estado iônico? 
3 - Escreva de forma fundamentada como se dão as interações moleculares em líquidos, e quais as forças dominantes. O que é a função de distribuição radial e qual sua importância no tratamento de sistemas condensados? Explique por quais métodos teóricos/experimentais esta distribuição pode ser determinada?
Vide exercício 7 da lista 3, até a importância da distribuição radial.
4 - O que diferencia um sólido, em termos de sua estrutura geométrica, estrutura eletrônica e interações interatômicas quando comparado com outros estados da matéria (líquidos e sólidos)? O que é uma rede cristalina? O que são os parâmetros de rede e como podem ser determinados. Fundamente sua resposta.
5 - i) Analise a importância de espectroscopia de raios-X no estudo da matéria condensada. Descreva os fundamentos da lei de Bragg, explique os termos de sua expressão matemática discuta os principais usos. III) diferencie os materiais condutores, semicondutores e isolantes a partir da análise de suas estruturas de bandas
i) O raio x foi importante para a determinação das estruturas cristalinas dos materiais.A espectroscopia de raios-X determinação a fu de distribuição radial, que é fundamento na determinação de propriedades estruturais e termodinâmicas dos materiais.
Lei de Bragg : http://fisica.ufpr.br/LE/roteiros/difra_r_x.htm 
condutores e semicondutores: http://plato.if.usp.br/1-2007/fnc0376n/marcia/Notas_aula/aula24.pdf 
Obs: coloquei os links pq a resposta é longa e explicam muito bem.
Lei de Bragg: 
Para estruturas cúbicas, temos que: 
Então: 
Substituindo na lei de Bragg e elevando ambos os lados da equação ao quadrado, obtemos:
		--->		
Como n indica um valor que deve ser um múltiplo inteiro de , podemos assumir que n = 1. Logo: 
***
sen²(27,43°) / (2² + 2² + 2²) = (70,926 x 10-12m) / (4a²)	[Lei de Bragg]
a = 2,67 x 10-10m
Vc = a³ = 1,896 x 10-29m³
		--->		= (2 x 39,1) / [(1,896 x 10-29) x (6,02 x 1023)]
				= 6,85g/cm³		[convertendo g/m³ para g/cm³]
***Há zero garantias de que esta resolução esteja correta. Fiz como achei que era, mas não sei se está certo mesmo. < ---- tá certa sim, confirmed