Trabalho Escrito Laboratório de Química Aplicada - Estruturas Cristalinas - Ferro alfa e Cloreto de Césio

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO - UFERSA CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE PAU DOS FERROS - CMPF
BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA - BCT
CÁSSIO ALENCAR BARRETO
IVAN GUSTAVO FREITAS CAVALCANTE
PAU DOS FERROS – RN 2018
CÁSSIO ALENCAR BARRETO
IVAN GUSTAVO FREITAS CAVALCANTE
TRABALHO ESCRITO SOBRE FERRO ALFA E CLORETO DE CÉSIO
Trabalho apresentado à Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA, como parte do requisito para a obtenção da nota da disciplina Laboratório de Química Aplicada, período 2017.2.
Profa. Dr. Sanderlir Silva Dias
Pau dos Ferros – RN 2018
INTRODUÇÃO
O ferro alfa, é um termo de ciência dos materiais para o ferro puro com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado. É esta estrutura cristalina que dá ao aço e ao ferro fundido as suas propriedades magnéticas, sendo o exemplo clássico de um material ferromagnético. A ferrita possui um Módulo de Young de 280 N/mm² e uma dureza aproximada de 80 Brinell. O aço macio (aço carbono com cerca de até 0,02% em peso C) consiste principalmente de ferrita, com quantidades crescentes de perlita.
O Cloreto de césio é um sal formado pelo cloro e o Césio, a sua fórmula é CsCl. Este sólido incolor é uma importante fonte de íons de césio em uma variedade de aplicações de nicho. Sua estrutura cristalina forma um tipo estrutural importante, onde cada íon de césio é coordenado por 8 íons de cloro.
ORIGEM E OBTENÇÃO DOS ELEMENTOS
Cloreto de Césio
O césio foi descoberto por Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff em 1860 numa água mineral de Dürkheim, Alemanha, através de análise espectrográfica. Sua identificação foi baseada nas linhas azuis brilhantes do seu espectro, sendo o primeiro elemento descoberto por análise espectral. O primeiro metal de césio foi produzido em 1881. Desde 1967 o Sistema Internacional de Medidas ( SI ) tem definido o segundo como 9.192.631.770 ciclos da radiação que corresponde a transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133, no estado fundamental. Historicamente, o primeiro e mais importante uso do césio tem sido na pesquisa e desenvolvimento de aplicações químicas e elétricas.
O Cloreto de césio é um sal formado pelo cloro e o Césio, a sua fórmula é CsCl. Este sólido incolor é uma importante fonte de íons de césio em uma variedade de aplicações de nicho. Sua estrutura cristalina forma um tipo estrutural importante, onde cada íon de césio é coordenado por 8 íons de cloro.
Cloreto de césio
Ferro Alfa
O ferro é encontrado na natureza não em estado livre ou elementar, mas sim em forma de pirita FeS, hematita Fe2O3 e Fe3O4, que é transportada para um forno aquecido a uma temperatura de 2000°C, sendo obtido da redução destes compostos. Apresenta 3 formas alotrópicas alfa, gama e delta, sendo a mais estável em temperaturas normais, o ferro alfa.
Hematita - Fe2O3
Pirita – FeS
Extração do ferro após o processo metalúrgico.
APLICAÇÃO INDUSTRIAL
Cloreto de césio
O cloreto de césio é usado na preparação de vidros eletricamente condutores e telas de tubos de raios catódicos. Em conjunção com gases raros CsCl é usado como em lâmpadas excimer uma fonte de descarga de gás de luz ultravioleta que usa, por exemplo, eletricamente excitado XeCl moléculas excimer. 
Outros usos incluem a ativação de eletrodos na soldagem, fabricação de água mineral, cerveja e lamas de perfuração, repelentes e soldas de alta temperatura. 
O cloreto de césio é um inibidor potente de canais HCN, que carregam a corrente h em células excitáveis, como neurônios. Pode, portanto, ser útil como uma ferramenta em experimentos de eletrofisiológia em neurociência.
Ferro alfa
O ferro na maioria das vezes é utilizado para a fabricação de aço, usadas em engenharia civil (concreto armado, vigas e etc.) e na fabricação. Existem muitos tipos diferentes de aço com diferentes propriedades e utilizações. Aço carbono comum é uma liga de ferro com carbono (de 0,1% para o aço se leve a 2% para os aços de alto carbono), com pequenas quantidades de outros elementos. As ligas de aço são aços de carbono com outros aditivos, tais como o níquel, crómio, vanádio, tungsténio e manganês. Estes são mais forte e mais resistente do que o aço carbono e têm uma enorme variedade de aplicações, incluindo pontes, postes de eletricidade, correntes de bicicleta, ferramentas e canos das espingardas de corte. O aço inoxidável é muito resistente à corrosão. Ele contém pelo menos 10,5% de crómio. Outros metais tais como níquel, molibdénio, titânio e cobre são adicionados para melhorar a sua resistência e trabalhabilidade. Ele é usado em arquitetura, rolamentos, cutelaria, instrumentos cirúrgicos e jóias. Ferro fundido contém 3-5% de carbono. 
ESTRUTURA CRISTALINA 
O conceito de estrutura cristalina está relacionado à organização dos átomos de forma geométrica. As estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo cristalino. Possuem, portanto, estruturas cristalinas os sais, metais e a maior parte dos minerais.
As moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de ligações, as direcionais, em que se incluem as covalentes e dipolo-dipolo e as não-direcionais em que estão as ligações metálica, iônica, van der Walls. As estruturas cristalinas são formadas por células unitárias que são sua unidade básica, pois constituem o menor conjunto de átomos associados encontrados numa estrutura cristalina.
É característica dos elementos metálicos a transformação de líquido para sólido, adquirindo aspecto de estruturas densas, como a cúbica de corpo centrado. Quando o mesmo elemento ou composto químico apresenta diferentes formas cristalinas de acordo com as condições de pressão e temperatura, esse fenômeno é chamado polimorfismo. Como exemplo tem-se o Ferro (Fe), que pode apresentar as estruturas CFC (cristalina cúbica de faces centradas) e CCC (cristalina cúbica de corpo centrado.
ESTRUTARA CRISTALINA DO FERRO ALFA
A estrutura do ferro alfa consiste em uma estrutura tipo ccc, onde está estrutura tem um atomo em cada um dos seus vertices e um no centro.
. A expressão abaixo representa os cálculos e valor característico de átomos para este tipo de estrutura.
Abaixo a figura ilustrada mostra uma estrutura tipo ccc.
ESTRUTURA CRISTALINA DO CLORETO DE CESIO
Estrutura do Cloreto de Césio (CsCl): A Figura 3.8 mostra a estrutura 
A estrutura do cloreto de césio baseada em uma Rede de Bravais cúbica simples, com dois íons (um Cs+e um Cl-) associados a cada ponto da rede. Existem dois íons (um Cs+e um Cl-) por célula unitária.
A expressão abaixo representa os cálculos e valor característico de átomos para este tipo de estrutura.
A estrutura ilustrada na figura abaixo: 
PARÂMETRO DE REDE E RAIO ATÔMICO
Só existe uma forma para o cálculo do parâmetro de rede da estrutura ccc, que é dado pela relação:
CÁLCULO DO PARÂMETRO DE REDE DO FERRO ALFA
 
CÁLCULO DO PARÂMETRO DE REDE DO CLORETO DE CESIO
 
DENSIDADE RELATIVA 
	 A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão (No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente escolhido é a densidade absoluta da água(1 g/cm³ a 4°C)).
Os materiais o qual foram analisados teve a sua densidade relativa encontrada onde está na Tabela 1.
 
TABELA 1.
	Material Sorteado
	Estrutura Cristalina
	Raio Atômico (nm)
	Relação do Parâmetro de rede com raio
	FEA
	Número de Coordenação
	Volume da Célula Unitária
	Densidade Relativa (g/cm³)
	Ferro Alfa
	Cubico de Corpo Centrado
	0,1241
	
	0,68
	8
	0,023540378
	
	Cloreto de Césio
	Cubico de corpo centrado0,94
	
	0,68
	8
	0,07303468
	
Cálculo da Densidade Relativa do Cloreto de Césio
=
Cálculo da Densidade Relativa do Ferro Alfa
=
Raio atômico do Cloreto de Césio
REFERÊNCIAS
BROWN, T. L.; LeMAY Jr, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química: A Ciência Central. 9ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 
GENTIL, Vicente, Corrosão, 5a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. 353 p. 
CALLISTER, William D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução, 5a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 612 p.