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Aula 2 – QUIMICA DOS MATERIAIS Muitas vezes, uma substância assume diferentes estruturas cristalinas, dependendo da temperatura e da pressão. Este fenômeno é conhecido como alotropia. Um dos mais famosos é o caso do Estanho branco e do Estanho cinza. O primeiro é tetragonal de corpo centrado a temperatura ambiente, enquanto o segundo possui uma estrutura cúbica semelhante ao do diamante, que passa a predominar a partir de 13,2oC. Quando ocorre a alteração, também ocorre a variação dimensional da substância e o seu esfacelamento. Porém, esta transformação não é preocupante, uma vez que sua cinética é muito lenta, havendo tempo para remediá-la. Considerando a teoria cristalográfica, assinale a opção que está CORRETA. A célula cúbica de corpo centrado possui em um padrão cúbico apenas átomos situados nos oito vértices. A célula cúbica simples possui em um padrão cúbico átomos situados nos oito vértices do cubo e um átomo situado no centro de cada face do cubo. A hexagonal possui em um padrão cúbico seis átomos compartilhados com os oito vértices do cubo. A célula cúbica de corpo centrado possui em um padrão cúbico átomos situados nos oito vértices do cubo e um átomo situado no centro do cubo. A célula cúbica de face centrada possui em um padrão cúbico átomos situados nos oito vértices do cubo e um átomo situado no centro do cubo. 2a Questão (Ref.: 201603583114) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Existem diversas formas da matéria se organizar a nível micro estrutural. Quando estudamos especificamente os cristais, podemos observar 14 combinações diferentes de organização atômica, constituindo o que denominamos de REDE DE BRAVAIS. Como relação aos materiais cristalinos, identifique a opção CORRETA. Os materiais cristalinos nem sempre possuem ordenação a nível micro estrutural. Os materiais cristalinos possuem uma ordenação a nível micro estrutural. A ordenação atômica dos materiais cristalinos é identificada de forma macroscópica. Os materiais cristalinos existem predominantemente na forma de monocristais. As duas formas de organização dos materiais cristalinos são os sistemas cúbicos ou hexagonais. 3a Questão (Ref.: 201603582699) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) O número de coordenação (NC), representa o número de átomos vizinhos mais próximos a uma átomo de referância,em relação a estrutura cristalina do CCC( Cúbica de Corpo Centrado) qual seu número de coordenação. 2 12 3 6 8 4a Questão (Ref.: 201603583028) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Através da análise cristalográfica dos materiais, podemos estabelecer relações geométricas e determinar parâmetros a nível atômico, como o próprio raio dos átomos que constituem o material, como mostrado na tabela a seguir. Metal Raio Atômico (nm) Prata 0,1445 Cobre 0,1278 Níquel 0,1246 Chumbo 0,1750 Alumínio 0,1431 Considerando a célula cúbica exemplificada na figura da questão, determine a qual elemento ela pertence. Chumbo Alumínio Prata Níquel Cobre 5a Questão (Ref.: 201603583018) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Na atuação das forças de ligação e energias de ligação torna-se fundamental o conhecimento das chamadas forças interatômicas que ligam os átomos entre si. Tal fato viabiliza o entendimento de muitas das propriedades físicas dos materiais. Essas forças citadas no enunciado são conhecidas como: Atrativa e Repulsiva Impulsiva e Rotativa Atrativa e Impulsiva Rotativa e Repulsiva Flexiva e Impulsiva 6a Questão (Ref.: 201603583030) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Em alguns elementos químicos, geralmente utilizados como condutores elétricos, existe um tipo de ligação na qual os átomos compartilham os elétrons, originando literalmente uma nuvem de elétrons que, quando influenciada pela aplicação de um campo elétrico, origina o que denominamos de corrente elétrica. Como relação a ligação atômica entre os átomos dos elementos químicos mencionados, PODEMOS identificá-la como: Iônica Covalente Metálica Van der Waals Nuclear 7a Questão (Ref.: 201603582755) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) O padrão cristalino repetitivo de alguns materiais possibilita a ocorrência do fenômeno de difração de raio-X de uma forma proveitosa, ou seja, através da utilização de uma amostra pulverizada do maior de interesse, poderemos gerar picos de interferência construtiva das pequeníssimas partículas e utilizá-los como uma espécie de assinatura de identificação do material. Um outro aspecto importante da teoria cristalográfica é a definição de Fator de Empacotamento Atômico (FEA), que expressa a razão entre o volume de átomos no interior de uma célula unitária e o volume da própria célula unitária. Considerando a teoria cristalográfica e a definição de FEA, calcule este fator para uma célula cúbica de face centrada (CFC). 0,87 1,00 0,74 0,70 0,47 8a Questão (Ref.: 201603583033) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Umas das técnicas de identificação de um material é através da difração de raio-X, o que só é possível se o material apresentar algum ordenamento a nível atômico, ou seja, se é um material cúbico de corpo centrado - CCC, cúbico de face centrada - CFC ou hexagonal compacto - HC, entre outras possibilidades. Considerando a tabela a seguir e a célula cristalográfica da figura anterior, identifique o material cuja cristalografia está melhor representada nesta última. Metal Estrutura Cristalina Raio Atômico (nm) Cromo CCC 0,1249 Cobre CFC 0,1278 Cobalto HC 0,1253 Chumbo CFC 0,1750 Cádmio HC 0,1490 Cobalto Cádmio Chumbo Cromo Cobre A disposição dos átomos em uma material cristalino apresenta diversas possibilidades de organização, representadas nas 14 combinações conhecidas como REDE DE BRAVAIS. Considerando a célula cristalográfica da figura, determine quantos átomos a mesma contém. 2 1 5 4 3 2a Questão (Ref.: 201603582781) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Os metais são materiais cristalinos, ou seja, apresentam uma ordem microscópica de arranjo atômico repetitiva em longas distâncias, que pode variar em orientação dentro de pequenos volumes denominados de grão. Como sabemos, não só os metais são cristalinos, mas também muitos cerâmicos e alguns polímeros. Aqueles que não apresentam este padrão de repetição a longas distâncias são chamados de materiais amorfos. Na teoria relacionada originada a partir do estudo de materiais cristalinos, define-se número de coordenação, que representa o número de átomos vizinhos mais próximos de átomo. Considerando a teoria cristalográfica, assinale a opção que está CORRETA. O número de coordenação de uma célula CCC é 12. O número de coordenação de uma célula CFC é 12. O número de coordenação de uma célula CFC é 10. O número de coordenação de uma célula CFC é 20. O número de coordenação de uma célula CS é 8. 3a Questão (Ref.: 201603583011) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) As ligações químicas representam a união entre os átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes. No entanto, essas ligações poderão ser influenciadaspelos tipos de união que acontece entre os átomos. É correto afirmar que, dependendo dos átomos que se unem, denominamos as ligações de: Iônica, Alotrópica e Metálica Metálica e Impulsiva Expansiva, Covalente e Metálica Iônica, Covalente e Metálica Isotópica e Metálica 4a Questão (Ref.: 201603583112) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Uma característica de alguns materiais é a ordem que estes assumem a nível atômico, revelando disposições características e com denominações como cúbico de corpo centrado - CCC, cúbico de face centrada - CFC, hexagonal compacta - HC etc. Considerando as figuras a seguir, determine a associação CORRETA. a- CFC; b- HC e c- CCC a- CCC; b- CFC e c-HC a-HC; b-CCC e c-CFC a- CFC; b-CCC e c- HC a- CCC; b -HC e c-CFC 5a Questão (Ref.: 201603582599) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) A ordenação dos átomos nos sólidos cristalinos indica que pequenos grupos de átomos formam um padrão repetitivo. Desta forma, ao descrever estruturas cristalinas, se torna conveniente subdividir a estrutura em pequena entidades repatitivas, chamadas de: células secundárias unidades secundárias unidades unitárias células cúbicas células unitárias 6a Questão (Ref.: 201603582618) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Se o raio atômico do magnésio é 0,160 nm, calcule o volume de sua célula unitária na estrutura CCC e CFC. 0,050 nm e 0,093 nm. 0,369 nm e 0,452 nm. 0,452 nm e 0,369 nm. 0,136 nm e 0,666 nm. 0,093 nm e 0,050 nm. 7a Questão (Ref.: 201603583025) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Ao se iniciar o estudo de Ciência dos Materiais, nos surpreende a revelação de que alguns materiais, em especial os metais, apresentam grande ordenação à nível atômico, originando células cúbicas, como exemplificado na figura da questão. Considerando a tabela a seguir, identifique a que metal pertence a célula unitária da figura anterior. Metal Estrutura Cristalina Raio Atômico (nm) Ferro (alfa) CCC 0,1241 Cromo CCC 0,1249 Cobre CFC 0,1278 Cobalto HC 0,1253 Molibdênio CCC 0,1363 Molibdênio Ferro (alfa) Cobalto Cobre Cromo 8a Questão (Ref.: 201603583027) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) A identificação de padrões de cristalinidade em diversos metais nos permite correlacionar diversos parâmetros micro estruturais, como raio e o comprimento do lado de células unitárias cristalográficas, como na figura a seguir. Considerando as informações presentes na tabela presente nesta questão, escolha a opção que identifica o material associado à célula unitária anterior. Metal Raio Atômico (nm) Molibdênio 0,1363 Ferro (alfa) 0,1241 Cromo 0,1249 Tungstênio 0,1371 Tântalo 0,1430 Ferro (alfa) Cromo Molibdênio Tungstênio Tântalo Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade segundo a qual seus átomos ou íons estão arranjados em relação aos outros. Aqueles materiais em que este arranjo se mostra regular e repetido podem ser classificados como: amorfos cristalográficos cristalinos semi-cristalinos polimorfos 2a Questão (Ref.: 201603583032) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Um material cristalino é aquele que apresenta a nível atômico regularidade na disposição dos átomos, originando o que se denominou de reticulado cristalino, que , por sua vez, assume 14 combinações conhecidas como Rede de Bravais. Considerando as figuras representadas por (1), (2) e (3), identifique a opção que MELHOR as representa. (1) Hexagonal Simples; (2) Ortorrômbico de Corpo Centrado e (3) Ortorrômbico de Face Centrada. (1) Ortorrômbico de Corpo Centrado; (2) Ortorrômbico Simples e (3) Ortorrômbico de Face Centrada. (1) Ortorrômbico Simples; (2) Ortorrômbico de Corpo Centrado e (3) Ortorrômbico de Face Centrada. (1) Ortorrômbico de Face Centrada; (2) Ortorrômbico de Corpo Centrado e (3) Ortorrômbico Simples. (1) Cúbico de Face Centrada; (2) Ortorrômbico de Corpo Centrado e (3) Ortorrômbico de Face Centrada. 3a Questão (Ref.: 201603582695) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Alguns materiais como lítio,cromo, tungstênio apresentam a estrutura cristalina CCC ( Cúbica de Corpo Centrado) no processo de solidificação.De acordo com essa estrutura cristalina formada, qual o seu número de coordenação. 2 4 8 6 1 4a Questão (Ref.: 201603582696) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Materiais que apresentam a estrutura cristalina CCC ( Cúbica de Corpo Centrado),quantos átomos existem na sua célula unitária? 2 6 4 8 9 5a Questão (Ref.: 201603582950) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) O sódio cristaliza numa estrutura em que o número de coordenação é 8. Qual é a estrutura que melhor descreve o cristal ? CFC HC CCC cúbica simples Hexagonal Simples 6a Questão (Ref.: 201603583026) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) O cromo é um metal que apresenta célula cristalográfica unitária cúbica de corpo centrado - CCC, como mostrado na figura a seguir. Sabendo-se que 1 átomo de cromo possui massa igual a 8,84 . 10-26 kg determine a massa específica deste elemento. OBS.: Considere que a massa específica do cromo pode ser obtida pela razão entre a massa dos átomos deste elemento contidos na célula CCC e o volume da mesma célula. 1.800 Kg/m3 14.400 Kg/m3 900 Kg/m3 3.600 Kg/m3 7.200 Kg/m3 7a Questão (Ref.: 201603583029) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) A cristalinidade exemplificada na tabela a seguir é uma característica dos metais que permite algumas técnicas de identificação, entre elas a difração de raio-X. Esta técnica nos permite a obtenção de um espectro de picos característicos, que atua como espécie de "carteira de identidade" do material em questão. Na tabela a seguir, temos algumas associações o tipo de metal e sua estrutura cristalina. Metal Estrutura Cristalina Manganês Cúbico Simple Estanho branco Tetragonal de Corpo Centrado Cobalto Hexagonal Compacto Cobre Cúbico de Face Centrada Cromo Cúbico de Corpo Centrado Considerando a ordenação atômica exposta na figura a seguir, escolha a opção que apresenta um material a ela relacionado. Estanho branco Cobre Cromo Cobalto Manganês As ligações químicas representam a união entre os átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes. No entanto, essas ligações poderão ser influenciadas pelos tipos de união que acontece entre os átomos. É correto afirmar que, dependendo dos átomos que se unem, denominamos as ligações de: Expansiva, Covalente e Metálica Isotópica e Metálica Metálica e Impulsiva Iônica, Covalente e Metálica Iônica, Alotrópica e Metálica 2a Questão (Ref.: 201603583030) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Em alguns elementos químicos, geralmente utilizadoscomo condutores elétricos, existe um tipo de ligação na qual os átomos compartilham os elétrons, originando literalmente uma nuvem de elétrons que, quando influenciada pela aplicação de um campo elétrico, origina o que denominamos de corrente elétrica. Como relação a ligação atômica entre os átomos dos elementos químicos mencionados, PODEMOS identificá-la como: Metálica Nuclear Iônica Van der Waals Covalente 3a Questão (Ref.: 201603582781) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Os metais são materiais cristalinos, ou seja, apresentam uma ordem microscópica de arranjo atômico repetitiva em longas distâncias, que pode variar em orientação dentro de pequenos volumes denominados de grão. Como sabemos, não só os metais são cristalinos, mas também muitos cerâmicos e alguns polímeros. Aqueles que não apresentam este padrão de repetição a longas distâncias são chamados de materiais amorfos. Na teoria relacionada originada a partir do estudo de materiais cristalinos, define-se número de coordenação, que representa o número de átomos vizinhos mais próximos de átomo. Considerando a teoria cristalográfica, assinale a opção que está CORRETA. O número de coordenação de uma célula CFC é 10. O número de coordenação de uma célula CCC é 12. O número de coordenação de uma célula CFC é 12. O número de coordenação de uma célula CS é 8. O número de coordenação de uma célula CFC é 20. 4a Questão (Ref.: 201603583112) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Uma característica de alguns materiais é a ordem que estes assumem a nível atômico, revelando disposições características e com denominações como cúbico de corpo centrado - CCC, cúbico de face centrada - CFC, hexagonal compacta - HC etc. Considerando as figuras a seguir, determine a associação CORRETA. a- CFC; b- HC e c- CCC a-HC; b-CCC e c-CFC a- CCC; b- CFC e c-HC a- CFC; b-CCC e c- HC a- CCC; b -HC e c-CFC 5a Questão (Ref.: 201603583028) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Através da análise cristalográfica dos materiais, podemos estabelecer relações geométricas e determinar parâmetros a nível atômico, como o próprio raio dos átomos que constituem o material, como mostrado na tabela a seguir. Metal Raio Atômico (nm) Prata 0,1445 Cobre 0,1278 Níquel 0,1246 Chumbo 0,1750 Alumínio 0,1431 Considerando a célula cúbica exemplificada na figura da questão, determine a qual elemento ela pertence. Níquel Alumínio Cobre Prata Chumbo 6a Questão (Ref.: 201603582618) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Se o raio atômico do magnésio é 0,160 nm, calcule o volume de sua célula unitária na estrutura CCC e CFC. 0,369 nm e 0,452 nm. 0,050 nm e 0,093 nm. 0,452 nm e 0,369 nm. 0,136 nm e 0,666 nm. 0,093 nm e 0,050 nm. 7a Questão (Ref.: 201603582732) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Um modelo físico muito comum e de fácil entendimento para explicar a constituição da estrutura da matéria é o átomo de Bohr, que considera a estrutura atômica como uma miniatura do sistema solar , ou seja, composto de NÚCLEO (sol) em órbitas circulares ou elípticas onde se localizam os ELÉTRONS (planetas). Considerando a teoria atômica relacionada ao modelo anteriormente mencionado, assinale a opção que NÃO está correta. Na ligação metálica, os elétrons são compartilhados por vários átomos. Assim admite-se que o átomo encontra-se constantemente no estado de perder, ganhar e dividir elétrons-valência com os átomos adjacentes. Vários materiais cerâmicos possuem como base de agregação atômica a ligação iônica. Na ligação iônica, os átomos dos elementos de valência facilmente liberam esses elétrons, tornando-se íons carregados positivamente. Na ligação covalente, um átomo compartilha seus elétrons com outros átomos adjacentes. Na ligação de Van der Waals, ocorre influência mútua das ondas eletrônicas estacionarias, ocorrendo compartilhamento dos elétrons de forma semelhante a ligação covalente. 8a Questão (Ref.: 201603583018) Fórum de Dúvidas (0) Saiba (0) Na atuação das forças de ligação e energias de ligação torna-se fundamental o conhecimento das chamadas forças interatômicas que ligam os átomos entre si. Tal fato viabiliza o entendimento de muitas das propriedades físicas dos materiais. Essas forças citadas no enunciado são conhecidas como: Atrativa e Repulsiva Flexiva e Impulsiva Impulsiva e Rotativa Atrativa e Impulsiva Rotativa e Repulsiva
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