LISTA 3 GABARITO

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CTM – 3ª Lista de Exercícios 
Ligações químicas, estruturas cristalinas e defeitos
Caracterize: ligação iônica; ligação covalente e ligação metálica.
Nas ligações iônicas os elétrons de valência são cedidos ou recebidos de um átomos para outro provocando uma formação de íons. Os átomos doadores passam a ser cátions (eletricamente positivos) e os que recebem passam a ser ânions(eletricamente negativos). Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os átomos maior a possibilidade de formar ligações iônicas.O caráter iônico aumenta em elementos com distribuição eletrônica de final s–p. É a ligação que ocorre entre elementos de grande diferença de eletronegatividade, onde um elemento tende a perder e o outro a ganhar elétrons.
	Nas ligações covalentes os elétrons de valência são compartilhados e são formados por átomos de alta eletronegatividade. Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos. É a ligação entre elementos de baixa diferença de eletronegatividade, onde temos compartilhamento de elétrons.
	Nas ligações metálicas os átomos envolvidos têm baixa eletronegatividade (em torno de 3 elétrons de valência). Os elétrons de valência são divididos por todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir. É originada pela atração entre íons metálicos carregados positivamente envoltos numa nuvem de elétrons carregada negativamente.
2. Explique porque sólidos iônicos não conduzem eletricidade, enquanto que se dissolvidos em água serão condutores.
3. Como poderiam ser explicadas algumas propriedades do diamante a partir de suas ligações químicas?
4. Compare as ligações químicas do diamante e do grafite e procure explicar suas diferenças em algumas de suas propriedades de interesse tecnológico. 
5. Explique porque os metais são bons condutores de calor e eletricidade.
6. Compare os tipos de ligações em termos de energia de ligação envolvida.
7. Que tipo de ligação você espera encontrar nos seguintes materiais: GdO, GdTe, SO2, RbI, FeC, C6H6, InAs, AgCl, UH3, GaSb, CaS, BN, Cu-Fe?
	Partindo do princípio em que átomos metálicos unem-se através de ligações metálicas; não-metais ou semi-metais e metais têm ligações predominantemente iônicas e entre semi-metais e não-metais entre si ocorrem principalmente ligações covalentes; e também da diferença de eletronegatividade entre os elementos, espera-se que os seguintes elementos apresentem as seguintes ligações:
 - iônicas: GdTe, RbI, AgCl, UH3, CaS e GaSb;
 - covalentes: SO2, C6H6, InAs, BN e GaSb;
 - metálicas: FeC e CuFe.
8. O que se entende por estrutura cristalina de um material?
São as características que se referem ao tamanho, forma e arranjo atômico dentro da rede. A estrutura cristalina tem importante papel na determinação da microestrutura e comportamento de materiais sólidos. Modificando-se o cristal modifica-se as propriedades mecânicas.
9. O que é a célula unitária de uma rede cristalina.
É a menor subdivisão da rede cristalina, que apresenta todos os parâmetros de cristalinidade; retém as características de toda a rede. Existem 14 tipos de células unitárias, ou Redes de Bravais, agrupadas em 7 estruturas cristalinas.
10. Faça uma lista de metais com estrutura cristalina hexagonal, outra com metais CFC e CCC.
CCC: Ferro, Titânio, Bário, Cromo e Tungstênio.
CFC: Ferro, Prata, Ouro, Níquel, Chumbo, Alumínio e Cobre.
HC: Ósmio, Zircônio, Zinco, Magnésio, Cádmio e Titânio.
11.  Qual o número de átomos (ou número de pontos de rede) das células unitárias do sistema cúbico para metais?
O número de átomos (ou número de pontos de rede) das células unitárias do sistema cúbico para metais são:
- CS: n° pontos da rede = 8(cantos) *1/8 = 1 átomo
	 célula unitária			 
- CCC: 1 átomo no centro mais 1/8 em cada vértice (8 vértices) , no total de 2 átomos por célula unitária.
- CFC: 1/8 em cada vértice (8 vértices) mais ½ no centro de cada face (6 Faces), no total de 4 átomos por célula unitária.
- HC: 1/6 de cada um dos 12 átomos localizado nos vértices das faces superiores e inferiores, metade de cada um dos dois átomos centrais localizados nas faces superior e inferior, e todos os três átomos interiores no plano intermediário, no total 6 átomos.
12.  Calcule a densidade do FeCFC e FeCCC.
d = (noatm/célula)x(massa de cada átomo)
(volume da célula unitária)x(Nº Avogradro)
FeCCC
ao = 4R/3-1/2 = 4x0,1241x10-9/3-1/2
dFeCCC = (2x55,85)/(ao)3x6,02x1023 = 7,88 g/cm3
FeCFC:
ao = 4R/2-1/2 = 4x0,1269x10-9/2-1/2
dFeCFC = 4x55,85/(ao)3x6.02x1023 = 8,03 g/cm3
massa atômica do Fe = 55,847
raio atômico do Fe=1,24 A = 1,24 * 10-7cm
CFC 
a0 = (4x raio atômico)/raiz de 2
Vcubo = [(4x raio atômico)/raiz de 2]3
4 átomos
d do FeCFC=(4atomos*55,847g/g.mol)/{ [(4x 1,24*10-7)/raiz de 2]3 * 6,02*1023 átomos/g.mol}
	 = 223,388g/{ [(3,5074*10-7cm]3 * 6,02*1023 }
	 = 223,388g/43,1474*6,02*102
	 =223,388g/25974,72cm3
=8,6*10-3g/cm3
CCC 
a0 = (4 x raio atômico)/raiz de 3
Vcubo = [(4x raio atômico)/raiz de 3]3
2 átomos
d do FeCCC=(2 átomos *55,847g/g.mol)/{ [(4x 1,24*10-6cm)/raiz de 3]3 * 6,02*1023 átomos/g.mol}
	= 111,694g/{ [(2,8637*10-7cm]3 * 6,02*1023 }
	=111,694g/23,4846*6,02*102 cm3
	=111,694g/14137,73cm3
=7,9003*10-3g/cm3
13. O que é alotropia? O que é anisotropia?
	Alotropia é quando um metal ou não-metal possui, em seu estado sólido, mais de uma estrutura cristalina, dependendo da temperatura e pressão. Materiais de mesma composição química, mas que podem apresentar estruturas cristalinas diferentes, são denominados de 	alotrópicos ou polimórficos. Geralmente as transformações polimórficas são acompanhadas de mudanças na densidade e mudanças de outras propriedades físicas. O exemplo típico é o grafita e o diamante. 
	Anisotropia é quando as propriedades variam conforme a orientação cristalina. Um exemplo de propriedade que varia com a orientação cristalina é o Módulo de Elasticidade.
14. O que é distância interplanar.
É a distância entre dois planos de átomos (consecutivos) em um cristal, os dois com o mesmo índice de Miller.
15.  Determine os índices de Miller para as direções das Figuras 1 e 2. b) Determine os índices de Miller para os planos das Figuras 3 e 4. 
�
 Figura 1		Figura 2			Figura 3		Figura 4
Figura 1
A => 1,0,0 - 0,1,1/2 => 1,-1,-1/2 => [2-2-1] 
B=> 0,1/2,1 - 1,1/2,0 => [-101]
C=> 1,0,1 - 0,1,0 => [1-11]
D=> ¾,1,0 - 1,0,2/3 => -1/4,1,-2/3 => [-3 4 -8]
Figura 2
A=> 0,-1,0,1 - 1,0,-1,1 => [1 -1 1 0]	
B=> 1,0,0,1 - 0,0,0,0 => [1 0 0 1]
C=> 0,1,0,1/2 - 0,-1,0,0 =>[0 2 0 1/2] 
Figura 3
A=> 1,3/4,1/2 => 1,4/3,2 => (3 4 6)	
B=> 2,1,1/4 =>1/2, 1,4 => (1 2 8)
C=> ∞,1,1/4 => (0 1 4)
Figura 4
- a1a) alvo=1,0,0 / origem=0,1,1/2 / a-o=1,-1,-1/2 / (2-2-1(
- a1b) alvo=0,1/2,1 / origem=1,1/2,0 / a-o=-1,0,1 / (-101(
- a1c) alvo=1,0,1 / origem=0,1,0 / a-o=1,-1,1 / (1-11(
- a1d) alvo=3/4,1,0 / origem=1,0,2/3 / a-o=-1/4,1,-2/3 / (-3 12 -4(
- a2a) alvo=1-111 / origem=11-11 / a-o=0-200 / (0-200(
- a2b) alvo=1001 / origem=0000 / a-o=1001 / (1001(
- b1b) plano=2 1 1/4 = 8 4 1 / 1/8 1/4 1/1 / (1 2 8)
16 Que tipo de defeitos podem ocorrer num cristal. Quais são os defeitos pontuais? Descreva-os.
- Defeitos Pontuais: átomos deslocados, extra ou falta de átomos.
- Defeitos de Linha: defeito atômico que ocorre em uma aresta de um plano extra de uma estrutura cristalina.
- Defeitos de Fronteira: entre cristais adjacentes ou na superfície externa do cristal.
Os defeitos pontuais podem ser:
- Vazios ou Lacunas: falta de um átomo dentro de um metal.
- Intersticial: átomo extra alojado na estrutura cristalina.
- Substitucional: troca de uma átomo maior por outro menor.
17 Defina grão. O que é contorno de grão. Que tipo defeitoé considerado um contorno de grão?
Grãos: são cristais individuais. No interior de cada grão todos os átomos estão arranjados segundo um único modelo e uma única orientação
Contorno de grão: é a fronteira entre os grãos.
Defeitos: são considerados defeitos de superfície que ocorrem por irregularidades no contorno de grão.
18.  Cite algumas propriedades influenciadas diretamente pela presença de defeitos.
Não o existem cristais perfeitos: temos que compreender os tipos de defeitos que podem existir. Muitas vezes propriedades mecânicas e elétricas dos sólidos são controladas pelos defeitos. Os fenómenos de deformação plástica ou permanente em metais depende totalmente da presença e movimento das deslocações. Os defeitos influenciam criticamente as propriedades físicas e o comportamento mecânico dos materiais. A resistência mecânica, resistência elétrica, resistência à corrosão, condutividade térmica são exemplos de propriedades influenciadas.
	A maioria dos defeitos descritos são detrimentais ao funcionamento dos
dispositivos. O conhecimento destes defeitos e a otimização dos processos de fabricação dos materiais e dispositivos, sem introduzir defeitos, é fundamental para produzir componentes de boa qualidade
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