Ligação Química - Márcia

Prévia do material em texto

1
1
Ligação Química
• Callister Jr., W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma introdução Ed. LTC
• Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais Ed Campus
2
Ligações Químicas
� Objetivo
⇒ Relacionar os tipos de ligações químicas
com as principais propriedades dos materiais.
2
3
Comprimento de ligação
� A distância de ligação 
entre dois átomos é a 
distância correspondente 
ao ponto de mínima 
energia (soma dos dois 
raios atômicos).
� (a) Para metais puros, 
todos os átomos têm o 
mesmo raio atômico. 
� (b) Para sólidos iônicos, 
os raios atômicos são
diferentes, uma vez que 
íons adjacentes nunca são 
idênticos.
4
Forças e Energia de ligação
� Dois átomos distantes:
A força de interação é praticamente nula.
� À medida que eles se aproximam:
Cada átomo exerce uma força sobre o outro.
3
5
Forças e Energia de ligação
• Quando dois átomos se aproximam, eles 
exercem uma força um no outro:
FN = FA + FR
onde: 
FA ≡ força de atração
FR ≡ força de repulsão
FN ≡ força resultante
6
Curvas de Força e de Energia de Ligação
4
7
Relação entre algumas propriedades e as 
curvas de força e de energia de ligação
� O módulo de elasticidade 
depende da forma da curva 
F(r).
� Derivada da curva F(r) no 
ponto r = r0 com valor elevado 
indica maior módulo de 
elasticidade (material a).
Módulo de
elasticidade
8
Relação entre algumas propriedades e as 
curvas de força e de energia de ligação
Um “poço”profundo e estreito (elevadas energias de ligação) está 
relacionado a um baixo coeficiente de expansão térmica.
Coeficiente
de
Expansão
Térmica
5
9
Relação entre algumas propriedades e as 
curvas de força e de energia de ligação
� Quanto maior o “poço” de potencial, maior será a energia 
de ligação e consequentemente maior a resistência à 
separação de átomos adjacentes.
� Resistência mecânica: aumenta com a força máxima e com a 
profundidade do “poço” da curva de energia de ligação.
� Deformação plástica: em escala atômica, a deformação plástica
é manifestada como uma pequena alteração na distância
interatômica e na energia da ligação.
� Pontos de fusão e de ebulição: aumentam com a profundidade 
do “poço” da curva de energia de ligação. 
� Coeficiente de expansão térmica: diminui com a profundidade 
do “poço” da curva de energia de ligação.
10
Energias de ligação e temperaturas de fusão
Tipo de 
ligação
Substância Energia de ligação
(kJ/mol) 
Temp. Fusão 
(°C)
Iônica NaCl 640 801
MgO 1000 2800
Covalente Si 450 1410
C (diamante) 713 >>>> 3550
Metálica Hg 68 - 39
Al 324 660
Fe 406 1538
W 849 3410
Van der Waals Ar 7,7 - 189
Cl2 31 - 101
Hidrogênio NH3 35 - 78
H2O 51 0
6
11
Materiais segundo o tipo de ligação
� Tetraedro que representa 
a contribuição relativa dos 
diferentes tipos de ligação 
para categorias de materiais 
de engenharia.
� Metais.
� Cerâmicas.
� Polímeros.