Química dos sólidos

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Lista 1 – QI245 – 2º semestre 2017 
1) Calcule o tamanho máximo de um átomo que pode ocupar um sítio tetraédrico, 
octaédrico ou cúbico. 
 
2) Para as estruturas abaixo, indique o tipo de empacotamento, número de 
coordenação de cada átomo, qual o tipo de sítio ocupado por cada átomo e o 
número de unidades-fórmula que existem no retículo cristalino. 
(a) NaCl (b) CsCl (c) ZnS (blenda de zinco (d) ZnS (wurtzita) 
 
3) Use as regras das razões dos raios e uma tabela com os raios iônicos para prever 
as estruturas do (a) PuO2 (b) FrI (c) BeO (d) InN 
 
4) Considere a estrutura do cloreto de césio. Com relação Cs+, determine o tipo e 
número de vizinhos na segunda esfera de coordenação. 
 
5) O RuCl pode ter a estrutura de sal-gema ou de cloreto de césio. (a) Qual é o 
número de coordenação do cátion e do ânion em cada uma destas estruturas? (b) 
Em qual destas estruturas o Rb terá o maior raio aparente? 
 
6) O sódio metálico adota uma estrutura bcc com densidade de 970 kg m-3. Qual o 
comprimento da aresta da cela unitária? 
 
7) A atração coulombiana entre um cátion e um ânion explica a energia de rede de 
um composto iônico. Com este fato em mente, estime a ordem crescente da 
entalpia de rede de (a) MgO, (b)NaCl, (c)AlN, todos com estrutura cristalina do sal-
gema. Explique o seu raciocínio. Quais outros fatores influenciam a estabilidade do 
cristal? 
 
8) Estime o valor do raio do íon iodeto sabendo que a distância internuclear entre 
lítio e iodeto no LiI é de 300 pm. 
 
9) A liga intersticial de carbeto de tungstênio, WC, tem a estrutura sal-gema. 
Procure informações adicionais e descreva os sítios de ocupação e o tipo de rede 
formada por cada elemento. 
 
10) Defina os seguintes termos: 
[A] Cela unitária [J] Fator de empacotamento 
[B] Número de coordenação [K] Difração 
[C] Energia de rede cristalina [L] Índice de Miller 
[D] Estrutura atômica [M] Lei de Bragg 
[E] Estrutura cristalina [N] Parâmetros de rede 
[F] Sistema cristalino [O] Polimorfismo 
[G] Sólido cristalino [P] Isotrópico 
[H] Sólido não-cristalino [Q] Constante de Madelung 
 
 
11) Utilizando a cela unitária representada abaixo, identifique os eixos 
coordenados x, y e z, mostrando os comprimentos axiais (a,b e c) e os ângulos 
interaxiais (,  e ). 
 
 
12) O ródio possui um raio atômico de 0,1345 nm e uma densidade de 12,41 
g/cm3. Determine se ele possui uma estrutura cristalina cúbica de face centrada ou 
cúbica de corpo centrado. 
 
 
13) A cela unitária para o estanho possui uma simetria tetragonal, com os 
parâmetros de rede a = b igual a 0,583 e c =0,318 nm, respectivamente. Se a sua 
densidade, massa atômica e raio atômico são 7,30 g/cm3, 118,69 g/mol e 0,151 nm, 
respectivamente, calcule o fator de empacotamento atômico. 
 
14) Faça um resumo de todos os sistemas cristalinos, dando nomes e especificando 
os valores de a,b e c e os ângulos interaxiais (,  e ). O que são os retículos de 
Bravais? Quais tipos? Exemplifique cada um deles. Associe a cada sistema 
cristalino, os retículos de Bravais. 
 
15) O sistema tetragonal apresenta dois tipos de retículo de Bravais (P e I), 
enquanto o sistema cristalino hexagonal, apenas o primitivo. Já o ortorrômbico 
apresenta todos. Em linhas gerais, explique essa diferenciação. 
 
16) Nos exercícios a seguir, pede-se que identifique para cada cela unitária 
apresentada, as seguintes informações: 
(i) Sistema cristalino e retículo de Bravais 
(ii) O número de unidade-fórmula pertencentes à cela unitária (Z). 
(iii) O número de coordenação (NC) do íon solicitado e seu arranjo dentro da cela 
unitária: 
 
 
 
16a) Identifique os itens [i], [ii] e [iii] na cela unitária do CsCl. Identifique o tipo de 
lacuna presente na estrutura do CsCl. 
 
 
 
16c) Identifique os itens [i], [ii] e [iii] na cela unitária do NaCl. Identifique o tipo de 
lacuna presente na estrutura do NaCl. 
 
 
 
16c) Identifique os itens [i], [ii] e [iii] na cela unitária do ZnS tipo zinco-blenda (ou 
esfarelita). 
 
 
 
16d) Identifique os itens [i] e [iii] na cela unitária do ZnS tipo wurtzita. O ZnS 
também é contrado na estrutura cristalina blenda de zinco. Dessa forma defina o 
que é polimorfismo e dê outros exemplos (com exceção de grafite/diamante) 
 
 
 
16e) Identifique os itens [i], [ii] e [iii] na cela unitária do CaF2. 
 
 
 
 
 
17) Supercondutividade é a perda de toda a resistência elétrica quando uma 
substância é esfriada abaixo de uma certa temperatura. A figura abaixo representa 
uma única cela unitária de uma das mais modernas cerâmicas supercondutoras. 
(a) Sabendo que o número de unidades-fórmula para essa cela unitária é igual a 1, 
proponha a fórmula para essa cerâmica supercondutora, demonstrando 
detalhadamente seu raciocínio. 
(b) A qual sistema cristalino pertence à cela unitária da cerâmica supercondutora? 
Justifique sua escolha. 
 
 
 
 
18) Quais são as semelhanças entre a estrutura cristalina do ZnS (blenda de zinco), 
diamante e -cristobalita? Diferencie-as. 
 
19) No empacotamento denso cúbico (ccp ou fcc) e no empacotamento denso 
hexagonal (hcp), o número de coordenação (NC) é 12. 
(a) NC igual a 12 é difícil de ser atingido e a maioria dos sólidos tem NC igual a 4, 6 
e 8. Explique. 
(b) Qual outro fator além desse que você considerou em (a) é importante na 
definição da estrutura cristalina?