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Relatórios de Aulas Práticas Ciencia dos Materiais M1

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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
GABRIEL DE FREITAS GONÇALEZ
MANOEL PINHEIRO NETTO
NATHAN RIBEIRO KAISER
WILLIAN PAGLIARI WATCHS AMMANN
ATIVIDADE CURRICULAR – M1: Relatórios
Itajaí
2017
GABRIEL DE FREITAS GONÇALEZ
MANOEL PINHEIRO NETTO
NATHAN RIBEIRO KAISER
WILLIAN PAGLIARI WATCHS AMMANN
ATIVIDADE CURRICULAR - M1: Relatórios
Resumo apresentado como requisito parcial para a obtenção da M1 da disciplina de Ciência dos Materiais do curso de Engenharia de Produção da Universidade do Vale de Itajaí do Centro Tecnológico da Terra e do Mar.
Prof. Katia Franklin Baggio.
Itajaí
2017
RELATÓRIO I – MATERIAIS E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA.
INTRODUÇÃO
A manifestação da eletricidade ligada á matéria, tem a ver com a propriedade de conduzir corrente elétrica de determinado material: a condutividade elétrica que, por sua vez, é diferente de um material para outro. Alguns materiais são bons condutores elétricos, outros não.
Essa atividade prática objetiva o entendimento da condutividade elétrica, utilizando alguns materiais para teste. A condutividade elétrica será observada pelo acendimento ou não da lâmpada.
OBJETIVO
O entendimento das condições necessárias para que haja condução de eletricidade utilizando conceitos químicos de substâncias iônicas e moleculares. Reconhecer alguns materiais que são condutores elétricos e entender porque alguns conduzem corrente elétrica e outros não.
MATERIAL
A lista de materiais usados na atividade prática é constituída em:
Dispositivo de teste - (ver Figura 1);
Lâmpada;
Béqueres;
Papel higiênico para fazer possíveis limpezas de eletrodos;
Materiais testados (Figura 2);
Figura 1.: aparato experimental para medição de condutividade elétrica
MÉTODO
1- Montar uma tabela contendo cinco colunas: Material / Fórmula / Classificação (isolante ou condutor) / Aspecto / Usos / Condutibilidade 
2- Montagem do aparato experimental para medição de condutividade elétrica (ver figura 1).
3- Testar a condutividade das amostras sólidas. (À medida que se testa a condutividade de materiais diferentes é conveniente que seja feita a limpeza dos eletrodos.)
4- Ligar o dispositivo na tomada e colocar os eletrodos em contato com a os extremos opostos da porção da amostra sólida, deixando os eletrodos afastados um do outro.(É IMPORTANTE QUE NÃO SE DEIXE UMA PONTA DO ELETRODO ENCOSTAR NA OUTRA)
5- Anotar as observações de cada material na tabela.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1.	Quais as partículas constituintes da estrutura atômica?
 Baseado no modelo atômico Rutherford-Bohr, o átomo é formado por uma região central positiva denominada núcleo, cercado por elétrons em órbitas circulares. Os átomos são formados basicamente por três partículas, são elas: prótons (com carga positiva), nêutrons (partículas neutras) e elétrons (com carga negativa).
2.	O que representa o Número Atômico e o Número de Massa?
 A quantidade de prótons presente no núcleo representa o número atômico (Z), e diferencia um elemento químico de outro.
 p = Z
 Já o número de massa de um átomo é representado pela letra A, e corresponde à soma das quantidades de prótons e nêutrons presentes no núcleo:
 A = Z + n
 Onde:
p = número de prótons = z
n = número de nêutrons.
3.	Definir Ligação Iônica, Ligação Metálica, Ligação Covalente Simples e Covalente Coordenada.
 A ligação iônica ocorre quando um elemento metálico reage com um ametálico. Os metais doam seus elétrons de última camada, esses serão recebidos pelos ametais. Vejamos como:
- Metais que possuem 1, 2, ou 3 elétrons na última camada se ligam com ametais que possuem 5, 6 ou 7 elétrons.
- Para formar a ligação iônica é necessário que um dos átomos possua uma tendência de ceder elétrons, enquanto outro tenha a tendência de receber elétrons. Os átomos com tendência a ceder elétrons são os metais das famílias IA, IIA, IIIA, e os átomos que recebem elétrons são os ametais que apresentam quatro, cinco, seis e sete elétrons na camada de valência. 
 A ligação metálica é a que se estabelece entre os metais. Os átomos metálicos possuem baixa eletronegatividade, e grande tendência a perderem elétrons da última camada, transformando-se em cátions. Em um sólido metálico, os átomos estão agrupados geometricamente ordenados, por células unitárias que se repetem ao longo da cadeia, formando um retículo cristalino. Os elétrons mais externos de um átomo, por estarem longe do núcleo, movimentam-se livremente, formando uma nuvem eletrônica dentro do retículo. A ligação metálica é o resultado da interação entre esses elétrons livres e os cátions fixos, ou seja, um aglomerado de cátions mergulhados em um mar de elétrons. 
 A existência de elétrons livres confere à estrutura cristalina dos metais propriedades características como: boa condutibilidade elétrica e térmica; maleabilidade; ductibilidade (grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura); altos pontos de fusão e ebulição; resistência à tração; brilho metálico.
 A ligação covalente simples, por exemplo, é um tipo de ligação que acontece para promover essa tal estabilidade entre os átomos. Ela ocorre quando os dois elementos necessitam adicionar elétrons nas suas camadas de valência. Na ligação covalente simples apenas o compartilhamento garante que estes átomos consigam possuir a quantidade de elétrons necessária em suas respectivas últimas camadas.
 A ligação covalente coordenada (até algum tempo atrás denominada covalente dativa, ou simplesmente, dativa) é um tipo especial de ligação covalente: ao invés de átomos compartilharem elétrons mutuamente (com o par eletrônico formado por um elétron de cada), um dos ligantes “doa” um par inteiro ao outro.
O verbo “doa” não está entre aspas sem motivo, pois o par cedido não torna-se propriedade do segundo. Assim, mesmo que não haja compartilhamento mútuo, o par completa as eletrosferas de ambos. 
 A ligação covalente coordenada só pode ser realizada se o átomo a conceder o par de elétrons estiver estabilizado de acordo com a regra do octeto (com oito elétrons na camada de valência). Ou seja, um átomo torna-se apto a “doar” elétrons se, e somente se, estiver na condição de gás nobre – pois se compartilhasse estes dois elétrons com outro átomo, seria um exemplo de exceção à regra do octeto (possuiria, nesse caso, 10 elétrons na camada de valência). Outro aspecto a ser notado é que o par “doado” é constituído por elétrons emparelhados (antiparalelos – os números quânticos de spins serão iguais a +1/2 e -1/2). Estes são inclusos diretamente em um orbital vazio, preenchendo-o e tornando o átomo mais próximo de oito elétrons (se já não o estiver).
4.	Quais as Forças Intermoleculares que mantém a estrutura da matéria?
 As forças intermoleculares, como o próprio nome já diz, são aquelas existentes entre moléculas e são responsáveis por mantê-las unidas na formação dos diferentes compostos, elas se classificam em: Forças dipolo-dipolo, Força dipolo-induzido e 
Ligações de hidrogênio. 
Forças dipolo-dipolo: são aquelas presentes em compostos polares.
Força dipolo-induzido: interação causada pelo acúmulo de elétrons em determinada região da molécula. Neste caso a força é induzida para um determinado pólo (δ + ou δ-). 
Ligações de hidrogênio: interação mais intensa que ocorre entre moléculas contendo átomos de hidrogênio ligados a átomos de nitrogênio, flúor e oxigênio. Estes átomos são muito eletronegativos, por isso a interação fica mais forte e deixa os pólos δ + e δ- mais acentuados. 
Acompanhe a seguir como as forças intermoleculares se posicionam em relação à intensidade: 
 
5.	Definir substância iônica e substância molecular.
 As substâncias moleculares são constituídas por moléculas. Estas têm uma força de coesão fraca e um ponto de ebuliçãobaixos. São substâncias más condutoras eléctricas quando sólido, pois quando substâncias aquosas se forem apolares são más condutoras, mas se forem polares são boas condutoras. Quando à temperatura ambiente podem se encontrar no estado gasoso, líquido ou no sólido.
 As substâncias iônicas são constituídas por íons positivos e negativo. Estas têm uma forte força de coesão e um ponto de ebulição elevado. São substâncias que quando sólidas são más condutoras eléctricas, mas quando fundidas, ou em solução aquosas são boas condutoras. São sólidas à temperatura ambiente, são duras, quebradiças e não deformáveis. São quebradiças pois, quando sujeitas a forças, se os íons se deslocam muito das suas posições de equilíbrio, aumenta a repulsão entre íons com o mesmo tipo de carga, separando-se uns dos outros.
6.	Explique porque alguns materiais conduzem a corrente elétrica e outros não?
 Materiais como o cobre são ditos condutores se forem capazes de efetuar um transporte de carga elétrica sob a forma de uma corrente elétrica. Já um material é dito isolante quando não for capaz de conduzir ou conduz pouquíssima corrente elétrica, como borracha, madeira, vidro.
Figura 2.: Tabela utilizada no experimento.
CONCLUSÃO
Neste trabalho abordamos o assunto materiais e condutividade elétrica onde verificamos qual os materiais e o quão são condutores além disso analisamos as características físicas de cada um e o seu uso no nosso cotidiano.
Concluímos que cada material tem suas próprias características não só como conduzir ou não, mas sim que cada um conduz em uma velocidade diferente além das cores, texturas e o uso, cada material tem sua característica e função própria.
 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA / ELETRÔNICA
http://educacao.globo.com/quimica/assunto/estrutura-atomica/atomo.html
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/ligacao-ionica.htm 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/classificacao-das-forcas-intermoleculares.htm 
http://cientificamentefalando-margarida.blogspot.com.br/2011/03/propriedade-das-substancias-moleculares.html
RELATÓRIO II – REATIVIDADE DOS MATERIAS.
INTRODUÇÃO
O presente relatório é sobre a aula prática realizada no laboratório para observar a reatividade dos materiais. A reatividade química dos metais varia com a eletropositividade, logo quanto mais eletropositivo for o elemento, mais reativo será o metal. Os metais mais reativos são aqueles que possuem grande tendência de perder elétrons, logo, formam íons positivos com mais facilidade.
OBJETIVO
O experimento tem como objetivo principal observar a ocorrência de reações de deslocamento de elétrons entre os reagentes e substâncias metálicas, onde foi comparada a reatividade entre os metais e observadas as alterações nas características físicas entre os elementos antes e após o desenvolvimento do experimento.
MATERIAS
- Tubos de ensaio.
- Becker 
- Pinça 
- Estantes para tubos de ensaio.
- Pipetas de 10 mL.
- Ácido clorídrico (HCl).
- Sulfato de cobre (CuSO4).
- Hidróxido de Sódio (NaOH)
- Nitrato de prata (AgNO3).
- Sulfato de zinco (ZnSO4).
- Água (H2O).
- Fragmentos de Magnésio metálico (Mg).
- Fragmentos de Alumínio metálico (Al).
- Fragmentos de Zinco metálico (Zn).
- Fragmentos de Ferro metálico (Fe). 
- Fragmentos de Cobre metálico (Cu).
MÉTODO
EXPERIMENTO I
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de HCl 10% em 5 tubos de ensaio. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
EXPERIMENTO II
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de CuSO4 em 5 tubos de. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
EXPERIMENTO III
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de NaOH em 5 tubos de ensaio. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
EXPERIMENTO IV
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de AgNO3 em 5 tubos de ensaio. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
EXPERIMENTO V
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de ZnSO4 em 5 tubos de ensaio. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
EXPERIMENTO VI
Adicionar aproximadamente 2,0 ml de H2O em 5 tubos de ensaio. Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes amostras de metais: Cobre, Ferro, Magnésio, Alumínio, Zinco.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1.	O que acontece coma esponja de aço quando deixada no meio ambiente? Porque ela adquire uma coloração diferente?
 Ocorre o fenômeno químico chamado ferrugem, onde O ferro oxidado assume uma coloração alaranjada e começa a se esfarelar. Nas áreas afetadas, o metal vai perdendo densidade e, se o processo não for contido, pode chegar à degradação total. 
2.	Quais metais são adequados para ligas de equipamentos eletrônicos?
 As ligas mais comuns são o bronze (estanho e cobre) e a solda (estanho e chumbo). Metais preciosos tais como ouro, prata e paládio, e, em menor extensão, platina e ruténio.
3.	Quais metais são adequados para embalar alimentos?
 Os dois principais metais utilizados na indústria de embalagens têm usos bem distintos: o alumínio é vantajoso para embalar refrigerantes, cervejas e algumas conservas de peixes, pois é um metal leve e oferece proteção adequada a alimentos que não são tão sensíveis.
 Já o aço é adequado para embalar conservas mais duradouras, como as de vegetais e sucos concentrados. Sua proteção é igual ou mesmo superior àquela oferecida por embalagens de vidro — os dois dispensam conservantes e têm excelente vedação, mas o aço é naturalmente uma barreira de luz, o que melhora ainda mais a conservação.
4.	Quais metais só reagem com ácido e quais metais reagem com água?
 Para que qualquer reação ocorra é necessário satisfazer determinadas condições, como por em contato os reagentes e haver afinidade química entre eles, o que significa que devem interagir de modo a possibilitar a formação de novas substâncias.
Quando colocamos os metais para reagirem com os ácidos, a grande maioria possui essa afinidade química e reage. No entanto, o mesmo não ocorre quando postos para reagir com bases e com a água. 
 Lembrando que, de acordo com a definição de Arrhenius, uma base é toda substância que em solução aquosa libera como único ânion a hidroxila OH-. Os únicos metais que reagem com as bases são o Alumínio (Al), o Zinco (Zn), o Chumbo (Pb) e o Estanho (Sn).
5.	Existe algum ácido com qual o cobre reagirá?
Sim, com o ácido nítrico. A reação entre cobre metálico e ácido nítrico origina a libertação de vapores castanho-avermelhados que são chamados "vapores rutilantes". Estes vapores são uma misturas dos gases monóxido e dióxido de azoto.
O monóxido de azoto (incolor) resulta da reação entre o cobre metálico e o ácido nítrico:
3 Cu (s) + 8 HNO3 (aq) ---› 3 Cu(NO3)2 (aq) + 2 NO (g) + 4 H2O (g)
O dióxido de azoto (castanho) é produto da reação entre monóxido de azoto e o oxigénio do ar:
2 NO (g) + O2 (g) ---› 2 NO2 (g)
No final a solução aquosa fica com uma cor azul que se deve à presença de nitrato de cobre (II).
6.	Qual a abundância de metais na crosta terrestre (somente os estudados).
 O planeta Terra é muito rico em minérios. O metal mais abundante na crosta terrestre é o Alumínio, um material leve e resistente. O alumínio é utilizado em diversas atividades humanas e está presente em muitos processos produtivos. O alumínio está presente em revestimentos de aviões, na fabricação de portões e janelas, em rodas de automóvel, nas latinhas de refrigerante e em vários tipos de embalagens. O alumínio é um material importante, pois não sofre corrosão. 
 O alumínio tem número atômico igual a 13 e massa atômica de 27 u. O material é resistente e conduzcalor e eletricidade com eficiência. Esse metal é muito utilizado na produção de eletroeletrônicos. Na contramão da abundância do alumínio, temos vários metais raros no planeta, como o índio e o nióbio, metais importantes para o desenvolvimento tecnológico e utilizados em vários dispositivos eletrônicos e digitais. Os chamados “metais de tecnologia” estão sendo muito demandados pela indústria mundial. Nesse contexto, o metal mais raro do mundo é o antimônio, elemento que tem monopólio da China e está listado entre os metais com risco de extinção. 
7.	Justificar porque um metal é mais reativo que o outro.
 Para saber se um metal é mais reativo que outro, é importante relembrar o conceito de eletropositividade, isto é, a capacidade que um átomo tem de ceder elétrons para outro átomo durante uma ligação.
 Dessa forma, se um metal é mais eletropositivo que outro, ele tem maior tendência de perder elétrons em uma ligação e, por isso, tende a ser mais reativo.
Após a observação, análise e discussão com os demais colegas, foram descritos os seguintes resultados descritos do anexo abaixo:
CONCLUSÃO 
A partir da fila de reatividade dos metais, podemos prever a ocorrência de algumas reações de deslocamento e a partir dos potenciais de redução, podemos selecionar substancias que são bons agentes oxidantes e redutores.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA / ELETRÔNICA 
https://novaescola.org.br/conteudo/1165/como-se-forma-a-ferrugem. 
https://www.eecis.udel.edu/~portnoi/academic/academic-files/estanho-prata-bronze.html
http://blog.sulprint.com.br/embalagens-para-alimentos-como-escolher-o-tipo-mais-adequado/
http://brasilescola.uol.com.br/quimica/reatividade-dos-metais-com-agua-bases.htm
http://quimicaemaula.blogspot.com.br/2011/09/experimentos-quimicos.html
http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/qual-o-metal-mais-abundante-e-o-mais-raro-do-mundo.html
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/reatividade-na-tabela-periodica.htm

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