SLIDE TA1 AULA 01

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Engenharias
Ciência dos Materiais
2º./3º Semestre
Prof. Msc. Eduardo Estambasse
TA 1
Estrutura atômica e ligações químicas
Resumo
:Unidade de Ensino 1
Competência da 
:Unidade de Ensino
Conhecer conceitos que permitam ao aluno selecionar 
materiais adequados para uma determinada aplicação, de 
modo a atender às características de desempenho esperadas, 
no que se refere tanto às características de serviço quanto às 
de seu processamento.
:Resumo
Obter conhecimentos :sobre
1. Introdução à ciê ;ncia dos materiais
2. Classificaçã ;o dos materiais
3. O á ;tomo e sua estrutura
4. Ligações químicas e forças intermoleculares.
Palavras- :chave
Histó ;ria metais; cerâmicas; polí ;meros 
compó ;sitos materiais avançados
Título da teleaula: Estrutura atômica 
e ligações químicas
Teleaula nº: 1
Convite ao estudo
Você conhece todos os tipos de materiais
Convite ao estudo
Porque precisamos conhecer os materiais?
Convite ao estudo
Como são processados os materiais?
VA Caminho de Aprendizagem
Conhecimentos prévios
CONCEITO EQUÍVOCO CORRETO
 Átomo e sua 
estrutura
 Tipos de materiais
 Propriedades 
mecânicas 
 Todos os materiais 
possuem as 
mesmas 
propriedades
 Propriedades 
especificas
 Ligações especificas
 Custos e processos 
diferenciados
Pensando a aula:
situação geradora de aprendizagem
Polímeros
SP’s:
1) Reunião Semanal Nintai (Introdução aos Materiais): Introdução, 
conceitos, termos técnicos, tipos de materiais e os pilares da 
ciência dos materiais.
2) Salão do Automóvel:Metais, polímeros, cerâmicos, compósitos 
e quais outros materiais podem ser apresentados?
3) Explicando o átomo: Como ajudar este engenheiro 
trainee a apresentar este conteúdo?
4) Ver plano de aula 4: Como ajudar este 
engenheiro a escolher qual material 
a ser utilizado, a resistência é a mesma 
para todos? E o peso?
Pensando a aula:
situação geradora de aprendizagem
Cápsula 1 “Iniciando o estudo”
Situação-Problema 1
1) Reunião Semanal Nintai (Introduçã :o aos Materiais) Introdução, 
conceitos, termos técnicos, tipos de materiais e os pilares da ciência 
dos materiais.
Situação-Problema 1
2,5 milhões 
de anos
Idade da 
Pedra
‘Idade do 
Cobre’
Idade do 
Bronze
Idade do 
Ferro
‘Idade da 
Cerâmica’
milhares de 
anos atrás (?)
4000-
3000 a.C.
2000-
1000 a.C.
1000-
1 a.C.
Denominação da antiga era da 
civilização humana é baseada 
nos materiais utilizados para 
construção de armas e 
ferramentas.
Problematizando a Situação-Problema 1
Idade do bronze e do ferro
Resolvendo a Situação-Problema 1
O surgimento do pneu.
Resolvendo a Situação-Problema 1
DEFINIÇÕES
DIVISÕES DAS 
PROPRIEDADES
ESTRUTURA DOS 
MATERIAIS
CIÊNCIA DOS 
MATERIAIS
PROPRIEDADES 
DOS MATERIAIS
Resolvendo a Situação-Problema 1
Cápsula 2 “Participando da aula”
Situação-Problema 2
2) Salão do Automó :vel Metais, polímeros, cerâmicos, compósitos 
e quais outros materiais podem ser apresentados?
Problematizando a Situação-Problema 2
METAIS
POLÍMEROS
CERÂMICOS
COMPÓSITOS
COMPOSIÇÃO 
QUÍMICA 
LIGAÇÕES 
INTER 
ATÔMICAS
BIOMATERIAI
S
Resolvendo a Situação-Problema 2
Os materiais metálicos representam 
cerca de dois terços de todos 
os elementos da tabela periódica 
e aproximadamente 24% da massa 
do planeta.
Resolvendo a Situação-Problema 2
PROPRIEDADES
RESISTENCIA 
MECÂNICA DUCTILIDADE
CONDUTIVIDADE 
TÉRMICA
CONDUTIVIDADE 
ELÉTRICA
PROCESSAMENTO
Resolvendo a Situação-Problema 2
Cerâmicas: definidas como 
um material sólido inorgânico 
formado entre elementos 
metálicos e não metálicos.
Propriedades.
Resolvendo a Situação-Problema 2
TERMOPLÁSTICOS 
(POLIETILENO), TERMORRÍGIDOS 
OU TERMOFIXOS (RESINA EPÓXI) 
E ELASTÔMEROS (NEOPRENO).
Os polímeros podem ser definidos como um material 
que possui várias partes quimicamente ligadas, já que a 
própria palavra polímero significa “muitas partes”.
Resolvendo a Situação-Problema 2
Definido como a combinação de dois ou mais materiais distintos, 
cada um com suas propriedades específicas que juntos criam 
um novo material com combinações de propriedades que não são 
observadas em um material isolado.
Resolvendo a Situação-Problema 2
Materiais ;avançados
;Semicondutores
Biomateriais;
Materiais ;inteligentes
Nanomateriais.
Cápsula 3 “Participando da aula”
Situação-Problema 3
3) Explicando o Á :tomo 
Como ajudar este 
engenheiro trainee a 
apresentar este 
conteúdo?
Situação-Problema 3
PARTÍCULAS CARGA MASSA (U)
Próton Positiva 
( +1 )
1,0073
Neutron
Nenhuma 
(neutra)
1,0087
Elétron Negativa 
(1-)
5,486 x 10-4
Desde o átomo de Dalton até
Rutherford foram descobertas as 
partículas subatômicas e suas massas 
e cargas foram determinadas e são 
:apresentadas na tabela a seguir
Problematizando a Situação-Problema 3
A quantidade de números de prótons no núcleo é chamada de 
número atômico (Z).
Outro conceito importante que certamente você já ouviu nos seus 
estudos em Química geral é o de massa atômica (A). 
A massa atômica é a massa total de prótons e nêutrons que 
estão no núcleo do átomo.
Problematizando a Situação-Problema 3
A massa atômica é a massa total de prótons e nêutrons que estão 
no núcleo do átomo.
Resolvendo a Situação-Problema 3
Disponibilidade no 
meio ambiente
Isótopos são átomos do mesmo elemento químico que possuem 
o mesmo número atômico, isto é, o mesmo número de prótons 
e diferentes massas atômicas.
Resolvendo a Situação-Problema 3
O peso atômico de um elemento, ou o peso molecular 
de um composto, pode ser especificado com base em 
u.m.a por átomo (molécula) ou massa por mol de 
material.
Em um mol de uma substância existem 6,023 X IO23 
(número de Avogadro) átomos ou moléculas. 
Esses dois métodos de pesos atômicos estão 
relacionados através da seguinte equaçã :o 
1 uma/átomo (ou molé = /cula) 1 g mol 
Exemplo: o peso atômico do ferro 
é de 55,85 uma/átomo, 
/ou 55,85 g mol.
Resolvendo a Situação-Problema 3
Niels Bohr
(1885-1962)
Um dos precursores da 
Mecânica Quâ :ntica
Os elétrons giram em 
torno do núcleo em 
órbitas circulares com 
valores de energia 
definidos.
Órbitas Circulares foram 
também denominadas 
como Níveis de Energia 
ou Camadas.
Bohr em 1913...
Cápsula 4 “Participando da aula”
Situação-Problema 4
4) É possí :vel substituir materiais? Como ajudar este engenheiro a 
escolher qual material será utilizado, a resistência é a mesma para 
todos? E o peso?
Problematizando a Situação-Problema 4
Os átomos são unidos por forças 
denominadas ligações 
interatômicas ou ligações 
químicas.
O tipo dessas ligações 
interatômicas é o que dá origem às 
diferentes propriedades dos 
materiais.
Exemplo: a grafita e o 
carbono, ambos compostos 
por carbono, no entanto, 
devido 
à natureza da ligação química 
exibem diferentes 
características.
Resolvendo a Situação-Problema 4
Primárias Envolvem a doação ou o compartilhamento de elétrons 
para formar uma configuração eletrônica mais estável
Irá ocorrer quando o átomo doar seu elétron de 
valência
As ligações químicas são classificadas em: Primárias e Secundarias.
A regra do octeto se refere a tendência de o átomo “preferir” ter 
oito elétrons na ultima camada de valência, isto e, a tendência 
atômica de ganhar ou perder elétrons para atingir a configuração 
eletrônica
Resolvendo a Situação-Problema 4
As ligações primárias são de três tipos:
Iônica
 São ligações fortes e podem acontecer entre dois elementos 
quando um deles possuium numero pequeno de elétrons na 
camada de valência (ex.:metal) e o outro apresenta uma 
camada de valência quase preenchida (ex.: não metal).
Resolvendo a Situação-Problema 4
 Iônica;
Covalente
 Nas ligações covalentes 
uma configuração 
estável é obtida pelo 
compartilhamento de 
elétrons entre átomos 
vizinhos. Dois átomos 
que estão ligados 
covalentemente irão 
compartilhar pelo 
menos um elétron a 
partir de cada átomo, o 
que faz esse tipo de 
ligação ser direcional.
Resolvendo a Situação-Problema 4
 Iônica;
Metálica
 Nessas ligações os 
elétrons de valência são 
doados e formam um mar 
comum de elétrons 
e assim, são 
compartilhados por todos 
os átomos do metal, isto é, 
os elétrons encontram‐se 
praticamente livres para 
se movimentarem ao 
longo de todos os átomos 
do metal, formando um 
“mar de elétrons”
Resolvendo a Situação-Problema 4
Ligações Secundárias
Estes tipos de ligações são encontrados na maioria dos 
materiais, mas os seus efeitos são muitas vezes ofuscados pela 
forca das ligações primarias.
Essas ligações são geralmente formadas quando ocorre uma 
distribuição de cargas desigual, criando o que e conhecido como 
um dipolo.
Cápsula 5 “Participando da aula”
Provocando novas situações
Ford testa impressora 3D que produz peças de carros de 
qualquer tamanho.
:Esta reportagem foi veiculada no site 
:// /https goo.gl DJRZOv. / /No dia 06 03 2017.
Diálogo do professor com alunos
Instituições de pesquisa desenvolvem projeto inovador de 
prótese ortopédica
:Esta reportagem foi veiculada no site 
:// /https goo.gl lQXO8g. / /No dia 06 03 2017.
Diálogo do professor com alunos
Evolução das ferramentas.
VE Caminho de Aprendizagem