Aula 2 Propriedades dos Materiais x Ligações Químicas

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Aula 2: Propriedades dos Materiais x Ligações Químicas
As propriedades dos materiais, tais como estado físico (sólido, líquido ou gasoso), os pontos de ebulição e fusão, entre outros, devem-se, em grande parte, devido ao tipo de ligação química que seus átomos realizam para a sua formação. Existem três tipos básicos de ligações químicas: iônica, covalente e metálica. 
As propriedades principais resultantes de cada uma dessas ligações são: 
Compostos iônicos 
A atração entre seus íons acaba produzindo aglomerados com formas geométricas bem definida, denominados retículos cristalinos. 
São sólidos à temperatura ambiente e pressão ambiente (25C e 1 atm) porque a força de atração mantém aniôns firmemente ligados uns aos outros. 
Apresentam elevados ponto de fusão e ebulição porque é necessário fornecer uma grande quantidade de energia para romper a atração elétrica existente entre os íons. 
A maioria dessas substâncias são sólidas quebradiços, desestruturam-se quando sofrem algum impacto, isto ocorre porque ao sofrerem alguma pressão, seus íons de mesma carga se repelem desestruturando o cristal. 
Conduzem corrente elétrica quando dissolvidas na água e quando fundidas. 
São polares. 
Possuem elevada dureza, ou seja, possuem grande resistência ao serem riscados por outros metais. 
Compostos Covalentes
Podem ser polares (os átomos apresentam diferença de eletronegatividade) ou apolares (sem diferença de eletronegatividade). 
Apresentam pontos de fusão e ebulição inferiores aos compostos iônicos. 
Não conduzem corrente elétrica. 
Apresentam solubilidade variada. 
Apresentam baixa tenacidade, sendo sólidos quebradiços. 
Em condições ambientes podem ser encontradas nos três estados físicos: gasoso, líquido e sólido. 
Compostos covalentes gasosos: gases oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.
Compostos líquidos: água
Compostos sólidos: sacarose (açúcar), grafite, diamante, enxofre e fósforo. 
As ligações covalentes são muito importantes para o organismo humano e para a vida animal e vegetal, pois são por meio delas que se formam as proteínas, aminoácidos, lipídeos, carboidratos e os outros compostos orgânicos. 
Ligações Metálicas 
A maioria dos metais são sólidos em condições ambientes. Apenas o mercúrio é encontrado na fase líquida. 
Possuem brilho metálico, como os elétrons são muito móveis trocam de nível energético com facilidade emitindo fótons. 
São sempre opacos: pela mesma razão acima, mas nesse caso absorvendo a luz incidente. 
São bons condutores de eletricidade e calor, tanto na fase sólida, quanto na líquida. Por isso, eles são muito usados em fios de alta tensão. 
Permitem grande deformação plástica pois as ligações são móveis ou seja não são rígidas como as iônicas e as covalentes. 
Possuem densidade elevada, que é resultado das estruturas compactas. 
Possuem ponto de fusão e ebulição elevados. Devido a essa propriedade, eles são usados em locais com grande aquecimento tais como caldeiras, tachos e reatores industriais. 
O tungstênio (W) por exemplo, é usado em filamentos de lâmpadas incandescentes. 
São maleáveis (deixam-se reduzir a chapas e lâminas bastante finas) e apresentam ductibilidade. 
Apresentam alta tenacidade, suportando pressões elevadas sem sofrer ruptura. 
Elevada resistência à tração, ou seja, são bastante resistentes quando se aplica sobre eles forças de puxar e alongar. 
Influência da energia da ligação em algumas propriedades dos materiais
Quanto maior a energia envolvida na ligação química há uma tendência de:
Maior ser o ponto de fusão do composto
Maior a resistência mecânica 
Maior a dureza 
Maior módulo de elasticidade
Propriedades x ligações atômicas
densidade - controlada principalmente pela massa atômica, pelo raio atômico e pelo número de coordenação
temperatura de fusão e ebulição - No zero absoluto, os átomos estão com uma energia mínima. À medida que a temperatura aumenta, a energia vai aumentando até que os átomos conseguem se separar. 
resistência mecânica - ligações fortes implicam em maiores energias no ponto de equilíbrio e consequentemente materiais mais duros. Ligações intermoleculares fracas implicam em pequena dureza e ponto de fusão baixo (chumbo, plásticos, argila) 
módulo de elasticidade - para deformações menores que 1%, o módulo de elasticidade praticamente permanece constante. Deformações maiores elevam ou diminuem o módulo de elasticidade. 
dilatação térmica - em materiais com mesmo empacotamento atômico varia inversamente com a temperatura de fusão => materiais com alto ponto de fusão têm energia no ponto de equilíbrio mais elevadas e portanto o aumento na distância interatômica média é menor para uma dada mudança de temperatura. 
Condutividade elétrica - materiais iônicos ou covalentes (condutores fracos); metais (bons condutores)
Condutividade térmica - melhor nos metais