2. Ligações Químicas

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LISTA DE EXERCICIOS
 Ligações atômicas 
As curvas abaixo representam a energia de ligação para dois materiais: A e B. Qual deles você utilizaria em uma aplicação que exigisse maior resistência à temperatura. Explique sua resposta.
 A 							B
Qual o tipo de ligação química é usualmente presente e quais as principais características apresentadas pelas seguintes classes de materiais, dando um exemplo para cada uma delas:
Metais
Cerâmicos
Polímeros
Compósitos
Semicondutores
Biomateriais (Mat. Biocompatíveis))
Cite de forma resumida as principais diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica
Qual o tipo de ligação você esperaria que se formasse para os seguintes materiais: Bronze (liga de Cu e Sn), GaSb, Al2O3 e nylon. 
Considere as moléculas de N2 e HF, ambas formadas por ligação covalente. Qual das duas você espera que forme ligação secundária com outras moléculas ? Porque ?
Dê a sua opinião sobre a seguinte afirmação: Quanto maior a diferença nas eletronegatividades mais covalente é a ligação.
Por que em geral os metais apresentam alta condutividade térmica e elétrica?
Dê uma explicação sobre o porquê geralmente materiais covalentes são menos densos que materiais metálicos e iônicos.
Com base nas ligações químicas, explique porque a água se expande quando solidifica.
Considerando a seguinte afirmação correta “quantos mais próximos os átomos maior a força de atração entre eles “, explique então porque estes não se chocam.
O que determina a distância de equilíbrio entre dois átomos?
Explique porque os metais geralmente se expandem ao serem aquecidos.
O que você entende por força de ligação?
Como a energia e força de ligações estão relacionadas?
a- Que tipo de informações podem ser obtidas do gráfico energia de ligação em função da distância interatômica?
b- O que acontece com o mínimo de potencial com o aumento da temperatura? Quais as conseqüências disso nas propriedades do material?
01. Temperatura de fusão
Tomando-se a curva de energia de ligação, podemos associar a energia da ligação |ET0| ou “profundidade (p) da curva” com a temperatura de fusão (TM): Quanto maior a energia de ligação, maior a temperatura de fusão.
Para um material com maior resistência a altas temperaturas, deve-se optar pelo material A que possui maior energia de ligação, ou seja, é necessário fornecer mais energia para separar os átomos do material A.
02. Metais: são uma combinação de materiais metálicos. Bons condutores de calor e eletricidade (os elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular). Apresentam-se transparentes a luz visível. Geralmente resistentes, deformáveis e muito utilizados para aplicações estruturais. Ex.: Cálcio, Sódio, Magnésio e Frâncio. 
Cerâmicos: geralmente formados pela combinação de elementos metálicos e não-metálicos. São óxidos, nitretos e carbonetos. Ao contrário dos metais, são isolantes ao calor e eletricidade. Mais resistentes as temperaturas (refratários) e a ambientes severos que metais e polímeros. São menos densos que os metais. Ex.: Óxido metálico, Boreto, Carbeto e Nitreto. 
Polímeros: são compostos orgânicos baseados em carbono e hidrogênio, e outros elementos não-metálicos. Constituído por macromoléculas, tipicamente apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis, embora menos resistentes que os metais e cerâmicos. Incluem materiais termoplásticos, termorrígidos e elastômeros. Ex.: Carbono, Nitrogênio, Oxigênio e Flúor. Compósitos: compostos por mais de um tipo de material insolúvel entre si. Estão envolvidos em recentes desenvolvimentos de materiais. Um compósito é projetado para mostrar uma combinação das melhores características de cada um dos materiais que o compõe. Ex.: Fibra de vidro, coletes a prova de bala, pranchas de surf e bicicletas. 
Semicondutores: apresentam condutividade elétrica entre materiais isolantes e metálicos. Em comparação aos metais, as propriedades dos semicondutores são afetados por variação de temperatura, exposição a luz e acréscimo de impurezas. Silício e Gerânio são muito utilizados na construção de dispositivos eletrônicos. Ex.: Silício e Germânio. 
Biomateriais: são utilizados em componentes para implantes no interior do corpo humano em substituição a partes danificadas ou doentes, por conta disso não devem produzir substâncias tóxicas, mas devem ser compatíveis com o tecido animal. Ex.: Metais, cerâmicos, polímeros e compósitos podem ser usados como Biomateriais.
03. Ligação METÁLICA: Encontrados em metais e suas ligas. Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam no máximo 3 elétrons de valência). Tem caráter não-direcional. É, geralmente, forte. Ligação COVALENTE: Ocorre o compartilhamento de elétrons de valência. Forma-se com átomos de alta eletronegatividade. Direcional com ângulos bem definidos Tipo de ligação forte. Ligação IÔNICA: 
 Envolve elementos metálicos e não metálicos. Elemento metálico “perde” elétrons para o não-metálico Não-direcional Tipo de ligação forte Ligação predominante em materiais cerâmicos 
04. Bronze (Cu e Sn): ligação metálica - GaSb: - Al2O3: ligação iônica - HDPE: - Fluoreto de Cálcio (CaF2): - Borracha: - Tungstênio: 
06. Em ligações covalentes, mesma valência, os átomos apresentam eletronegatividades similares e altas, por isso quanto menor a diferença nas eletronegatividades mais covalente é a ligação, e quanto MAIOR a diferença mais iônica será a ligação.
07. Nos materiais metálicos, cada átomo exerce apenas uma fraca atração nos elétrons da camada de valência, que podem fluir livremente, proporcionando a formação de cátions e o estabelecimento de ligações iônicas com não-metais. Esses elétrons de valência por sua vez, são responsáveis pela alta condutividade dos metais.
08. As ligações iônicas e metálicas são muito mais fortes que a covalente, pois os átomos das mesmas estão muito próximos. Se na ligação covalente os átomos estão mais espaçados, significa que o volume do material é maior, assim pelo quociente da densidade (densidade = massa/volume) conclui-se que quanto maior o volume, menos denso será o material. Assim concluímos que os materiais covalentes são menos densos que os materiais metálicos e iônicos
09. devido a geometria da agua Já no estado sólido, como gelo, acabam se separando. Isso acontece porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Quando elas se organizam dessa maneira, deixam mais espaços vazios entre os átomos do que no estado líquido, como mostram as ilustrações à esquerda. Assim, o gelo fica menos denso que a água, ao mesmo tempo que ocupa mais espaço que ela.
10. Por causa das forças de repulsão existentes entre dois átomos numa ligação química. Essas forças de repulsão possuem origem quântica. Segundo o princípio de exclusão de Pauli duas partículas não podem ocupar o mesmo estado quântico.
11. A distância entre dois átomos é determinada pelo balanço das forças atrativas e repulsivas. Quanto mais próximos os átomos maior a força atrativa entre eles. Quando as somas das forças atrativas e repulsivas é zero, os átomos estão na chamada distância de equilíbrio.
12. Aquecendo um metal estamos aumentando sua energia, com esse aumento as ligações químicas vão ficando mais frágeis fazendo com que os átomos se distanciem de seus vizinhos, assim aumentando o volume do material.
13. a força que mantém juntos dois átomos; resulta de um decréscimo de energia quando dois átomos se aproximam um do outro.
14. A energia liberada na formação de uma ligação é numericamente igual à energia absorvida na quebra desta ligação, portanto a energia de ligação é definida para a quebra de ligações. Ou seja, a energia está relacionada de como ela é liberada ou absorvida referente as diferentes ligações químicas, que podem ser mais difíceis de seremquebradas (requerem mais energia) ou mais frágeis.
15. NÃO HÁ GRAFICO