Lista2 engenharia dos materias-GABARITO

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LISTA DE EXERCÍCIOS II 
 
 
 
1 Qual é a importância do entendimento da estrutura atômica de um átomo 
na Ciência dos Materiais? 
 
2 O que são os números quânticos de um átomo? 
 
Os números quânticos representam um conjunto de quatro números cujos valores 
são usados para identificar possíveis estados eletrônicos. Três dos números 
quânticos são inteiros, que também especificam o tamanho, a forma e a 
orientação espacial de uma densidade de probabilidade de um elétron; o quarto 
número designa a orientação do spin. 
Número quântico principal n: representa os níveis principais de energia de 
um elétron. Pode ser imaginado como uma camada no espaço com alta 
probabilidade de achar um elétron. O seu valor só pode ser um numero inteiro: 1, 
2, 3, .. 
Numero quântico secundário l: especifica subníveis de energia dentro de um 
nível de energia. Pode ser imaginado como uma região onde existe uma grande 
probabilidade de encontrar um elétron. Este número é associado a letras 
minúsculas, logo: 
 l=o, é representado por a letra s 
 l=1, é representado por a letra p 
l= é representado por a letra d 
Numero quântico magnético ml: especifica a orientação espacial de um orbital. 
O seu valor depende de l (ml=2l+l) 
Numero quântico de spin de elétron ms: especifica as condições permitidas de 
um elétron para girar sobre seu próprio eixo. O seu valor pode ser + ou -. 
 
 
3 Qual é o princípio de exclusão de Pauli? 
 
O princípio de exclusão de Pauli diz que apenas dois elétrons podem ter os 
mesmos números quânticos orbitais e estes não são idênticos já que tem spins 
contrários. 
 
 
4 Os elementos 21 a 29, 39 a 47 e 72 a 79 são conhecidos como elementos de 
transição. Quais características comuns apresenta a distribuição de elétrons 
na eletrosfera destes elementos? 
 
Os elementos de transição possuem orbitais eletrônicos “d” parcialmente 
preenchidos e, em alguns casos, um ou dois elétrons na camada imediatamente 
mais alta. Estes elementos têm como característica começarem a preencher 
camadas mais externas da eletrosfera antes de haverem preenchido a anterior. 
Nestes elementos o subnível d é o mais energético 
 
5 Caracterize: ligação iônica; ligação covalente e ligação metálica. 
 
 Nas ligações iônicas os elétrons de valência são cedidos ou recebidos de 
um átomos para outro provocando uma formação de íons. Os átomos doadores 
passam a ser cátions (eletricamente positivos) e os que recebem passam a ser 
ânions(eletricamente negativos). Quanto maior a diferença de eletronegatividade 
entre os átomos maior a possibilidade de formar ligações iônicas.O caráter iônico 
aumenta em elementos com distribuição eletrônica de final s–p. É a ligação que 
ocorre entre elementos de grande diferença de eletronegatividade, onde um 
elemento tende a perder e o outro a ganhar elétrons. 
 Nas ligações covalentes os elétrons de valência são compartilhados e são 
formados por átomos de alta eletronegatividade. Esse tipo de ligação é comum em 
compostos orgânicos. É a ligação entre elementos de baixa diferença de 
eletronegatividade, onde temos compartilhamento de elétrons. 
 Nas ligações metálicas os átomos envolvidos têm baixa eletronegatividade 
(em torno de 3 elétrons de valência). Os elétrons de valência são divididos por 
todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles 
estão livres para conduzir. É originada pela atração entre íons metálicos 
carregados positivamente envoltos numa nuvem de elétrons carregada 
negativamente. 
 
 
6 Compare o raio iônico de um mesmo elemento com o raio iônico de seu 
átomo neutro (faça para um cátion e um ânion). Porque isso ocorre? 
 
O mesmo átomo com cátions, ânions e nêutrons possuem raio atômico diferentes 
pois, quando um átomo doa elétrons (se tornando um cátion), seu núcleo tem 
menos elétrons para dividir a energia que os atrai em direção ao núcleo, atraindo 
assim mais os elétrons que restaram do que se estivesse numa situação em que 
estivessem todos seus elétrons na eletrosfera. Já este átomo, quando recebe 
elétrons, ou seja, torna-se um ânion, ele tem um raio atômico maior que um átomo 
neutro pois existem mais elétrons que acabam indo ocupar camadas mais 
externas antes vazias. 
Para os cátions o raio iônico é menor que o raio atômico do átomo 
neutro, pois como os cátions perderam elétrons existe uma atração maior do 
núcleo pelos elétrons restantes. Para os ânions o raio iônico é maior que o raio 
atômico do átomo neutro, pois como os ânions ganharam elétrons existe uma 
atração menor, ou seja, existem mais elétrons para serem atraídos pelo mesmo 
número de prótons do núcleo. 
 
 
 
7 Explique porque sólidos iônicos não conduzem eletricidade, enquanto que 
se dissolvidos em água serão condutores. 
 
Íons são entidades possuidoras de carga elétrica em quantidades diferentes, ou 
seja, não são eletricamente neutros. Substâncias iônicas conduzem eletricidade 
no estado líquido, pois, nessas circunstâncias, os íons que as constituem não 
estão presos num retículo cristalino, mas livres para se movimentarem. No estado 
sólido, ao contrário, as substâncias iônicas não conduzem a corrente elétrica 
porque os íons não se encontram livres para se movimentarem. No estado sólido, 
esses íons estão presos formando o retículo cristalino iônico. 
 
8 Pela sua distribuição de elétrons na eletrosfera era de se esperar duas 
potencialidades de ligações covalentes para o carbono. Explique como nem 
sempre isto ocorre. 
 
9 Como poderiam ser explicadas algumas propriedades do diamante a partir 
de suas ligações químicas? 
 
Em todas essas substâncias (hidrogênio, oxigênio, naftalina, sacarose, gasolina, 
álcool, água), a ligação covalente é responsável pela formação da molécula. A 
agregação das moléculas para formar quantidades macroscópicas dessas 
substâncias se dá, no entanto, por interações entre moléculas, que são 
relativamente fracas. Portanto, há nessas substâncias dois tipos de interação: uma 
entre os átomos para formar as moléculas (ligação covalente) e outra entre as 
moléculas para formar o material (interação intermolecular). Essas substâncias 
são chamadas de substâncias moleculares. Como as interações entre moléculas 
são fracas, as substâncias moleculares geralmente têm temperatura de fusão e de 
ebulição relativamente baixas. Aquelas formadas por moléculas pequenas, como 
nitrogênio (N2), oxigênio (O2), gás carbônico (CO2), cloro (Cl2) e metano (CH4), 
geralmente são gasosas à temperatura ambiente, o que indica que suas 
temperaturas de ebulição são menores que a temperatura ambiente. As interações 
intermoleculares nessas substâncias devem ser muito fracas. 
 No diamante, não há formação de moléculas individuais. A agregação das 
partículas para formar o material é realizada pela ligação covalente entre átomos 
de carbono, muito forte, o que explica a alta temperatura necessária para quebrá-
la e fundir o diamante. Poderíamos pensar que, no caso do diamante, os átomos 
de carbono ligam-se para formar uma molécula gigante. 
 
10 Compare as ligações químicas do diamante e do grafite e procure explicar 
suas diferenças em algumas de suas propriedades de interesse tecnológico. 
 
11 Entre os compostos KBr e HCl, qual destes apresentam maior caráter 
iônico? Por quê? 
 
12 Explique porque os metais são bons condutores de calor e eletricidade. 
 
 
15 Compare os tipos de ligações em termos de energia de ligação envolvida. 
 
16 É possível a presença de mais de um tipo de ligação entre átomos? 
Explique e dê exemplos.