Gabarito_2_lista_Mat_I_-_2_periodo_CTMA_CTMS

Prévia do material em texto

� � �
GABARITO- 2° Lista de Exercícios
MATERIAIS I – Prof. Dr. Rita Sales
O sistema cristalino cúbico de corpo centrado diferencia-se do sistema cúbico de face centrada da seguinte maneira:
A célula unitária do sistema CCC contém 9 átomos, 8 dispostos nos vértices e 1 no centro do cubo: o CFC contém 9 átomos dispostos nas faces do cubo.
A célula unitária do sistema CCC contém 14 átomos e a do sistema CFC contém 9 átomos.
A célula unitária do sistema cristalino CCC, contém 9 átomos, 8 dispostos nos vértices e 1 no centro do cubo; o CFC contém 14 átomos dispostos nos vértices e no centro das faces do cubo.
A célula unitária do sistema CCC contém 14 átomos dispostos nos vértices e no centro das faces; o CFC contém 8 átomos dispostos nos vértices e no centro das faces.
N.R.A
Demonstre a validade de 0,155 como sendo a relação mínima entre raios para um número de coordenação igual a três.
cos 30° =R/R+r = 0,8666
r/R=1-0,8666/0,8666=0,1555
Demonstre a validade de 0,414 como sendo a relação mínima entre raios para um número de coordenação igual a seis.
1,414 x 2R = 2r + 2R
1,414 = (2r +2R)/2R
( r/R +1)= 1,414
r/R = 1,414 – 1
r/R = 0,414
Demonstre a validade de 0,732 como sendo a relação mínima entre raios para um número de coordenação igual a oito.
1,732 x 2R = 2r + 2R
1,732= (2r +2R)/2R
( r/R +1)= 1,732
r/R = 1,732 – 1 = r/R = 0,732
Descreva as principais características das ligações metálica, iônica e covalente.
Ligação iônica – ocorre entre átomos com uma grande diferença de eletronegatividade, isto é, entre um átomo com tendência de perder elétrons (geralmente metais) e outro com tendência de adquirir elétrons. Átomos com um ou dois elétrons em suas órbitas de valência facilmente cedem esses elétrons, transformando-se em íons positivos. Por outro lado, os átomos com 6 ou 7 elétrons na camada externa recebem facilmente elétrons para assumir configuração estável, também transformando-se em íons, mas com carga negativa. A atração coulombiana que se desenvolve entre os íons vizinhos de cargas opostas resulta em uma ligação iônica. 
Ligação covalente – se forma quando configurações eletrônicas estáveis são obtidas pelo compartilhamento de elétrons entre átomos vizinhos. Isso leva à formação de um orbital híbrido entre os dois átomos envolvidos, o que torna a ligação direcional. A energia média dos elétrons da valência cai na formação da ligação. Moléculas de elementos não metálicos são formadas por ligação covalente (H2, Cl2, F2...), como também moléculas de átomos não-similares como CH4, H2O, HF. Também há ligação covalente em sólidos elementares como diamante (carbono), silício, germânio, etc. e compostos como GaAs, SiC, InSb... Ligação covalente do diamante – cada átomo tem ligação covalente com quatro átomos vizinhos. temperatura de fusão e alta resistência mecânica.
Ligação metálica – neste tipo de ligação os elétrons de valência não pertencem a um átomo específico, mas são livres para se movimentar no metal inteiro, formando uma “nuvem de elétrons”. Este tipo da ligação pode ser fraco ou forte (Hg- fraco, W- forte). Os materiais com este tipo da ligação são bons condutores elétricos e de calor. Os elétrons livres formam uma “nuvem eletrônica” que equilibra a repulsão eletrostática entre os núcleos positivos dos átomos, e atua como uma “cola” que mantém os núcleos atômicos unidos. Não é direcional.
Por que na ligação covalente o número de coordenação é frequentemente menor do que se poderia esperar a base da relação dos raios atômicos?
Porque na ligação covalente há a dependência do número de elétrons de valência ( e.g. Cl2, F2, formam somente uma ligação e tem número de coordenação 1, o grupo de oxigênio tem no máximo 2, o do nitrogênio três e o do carbono 4.
Explique como surgem as ligações fracas (secundárias).
Este tipo de ligação é relacionado à existência de dipolos (separação das cargas num átomo ou numa molécula). Os dipolos podem ser induzidos ou permanentes
Explique a diferença entre um material cristalino e de um material amorfo.
Nos materiais não-cristalinos ou amorfos não existe ordem de longo alcance na disposição dos átomos. O arranjo regular se mantém para um dado grupo de átomos , mas não há arranjo regular entre estes grupos - sílica amorfa. Material cristalino: arranjo regular de átomos, moléculas ou grupos de átomos no espaço. Arranjo de longo alcance.
Qual é a diferença entre a rede cristalina e a célula unitária?
Rede cristalina – posições periodicamente dispostos no espaço tridimensional ocupados por átomos, íons, moléculas ou grupos de átomos. (Veja abaixo o exemplo de redes bidimensionais, que apresentam vizinhanças semelhantes no espaço tridimensional.) Célula unitária – pequenos volumes, cada um tendo todas as características encontradas no cristal inteiro. A rede cristalina pode ser gerada pelo empilhamento de células adjacentes.
 Quais são os parâmetros da rede de uma célula unitária? 
Parâmetros cristalinos: os tamanhos das arestas da célula unitária (a,bc) e os ângulos entre os eixos cristalográficos (α, β, γ).
 A prata se cristaliza no sistema cristalino cúbico de face centrada. O seu raio atômico é de 0,1444nm. Qual é o parâmetro cristalino de célula unitária da prata?
O titânio em altas temperaturas tem rede cristalina cúbica de corpo centrado com raio atômico 0,145nm. Qual é o valor do seu parâmetro cristalino? 
O chumbo é CFC e seu raio atômico vale 1,750x10-10 m. Qual o volume de sua célula unitária? 
Assine os índices da posição do átomo central de um metal que cristaliza no sistema CCC. [2,2,2]
Assine os índices do vetor da direção cristalina que passa pelo átomo central de um metal CCC.
O cobre é CFC e tem um parâmetro celular de 0,3615 nm. Qual a distância entre as posições 1,0,0 e 0, ½, ½?
 Desenhe na figura abaixo os planos cristalinos (1,1,1) e ( 1 1 1).Observem onde está o eixo!
Determine os índices cristalinos dos planos marcados na figura abaixo (sistema cúbico). 
A =(1, 0, 1); B=(0,1,0) e C= (0, 1,1)
Qual dos planos cristalinos nos desenhos abaixo tem a maior densidade planar dos átomos na rede cristalográfica CCC? B
		
Qual das direções cristalinas nos desenhos abaixo tem a maior densidade linear na rede cristalográfica CFC? Direções <110> = A e C
Explique a diferença entre a estrutura Iônica de CsCl e NaCl.
NaCl = RNa / RCl =1,02/1,81 = 0,5635; NC=6. Desta forma ânions ocupam posições equivalentes a uma rede CFC e os cátions os interstícios octaédricos.
CsCl: RCs/RCl = 1,70/1,81= 0,939 NC=8. Assim, ânions estão nos vértices do cubo e cátions no interstício octaédrico central. Ocupam posições equivalentes a uma rede CCC
Na estrutura cristalina HC quantos átomos existem por célula unitária? Qual é o número de coordenação? Átomos por célula = 6; número de coordenação = 12.
Calcule o volume da célula unitária (em cm3) da estrutura cristalina do Zn. Dados: a= 0,2665nm e c=0,4947nm. 
Transformando em cm: a=2,665E-8cm e c=4,947E-8cm.
V= [(3/2) a2√3] x c = [(3/2) (2,665E-8cm) 2√3] x 4,947E-8cm. V=9,13E-23cm3
A 20°C, o cádmio tem estrutura cristalina HC. Calcule o volume da célula unitária (em cm3). Dados: Raio atômico=0,148 nm e FE=0,74.
Transformando em cm: R=1,48E-8cm 
FE=(nx Vátomo)/ Vcélula unitária
0,74 = [6 x (4πR3/3)]/ Vcélula unitária
0,74 = [6 x (4π (1,48E-8cm)3/3)]/ Vcélula unitária
Vcélula unitária = 8,147E-23/0,74
Vcélula unitária =1,1E-22 cm3
A 20°C, o nióbio tem estrutura cristalina CCC sendo o parâmetro de rede 0,33077 nm e a densidade8,60g/cm3. Calcule o valor da massa atômica do nióbio.
ρ=(n x Massa Atômica)/ Vcélula unitária x NA
8,60 g/cm3 =(2 x Massa Atômica)/ (3,3077E-8)3 x 6,02E23
Massa Atômica =187,36 g/mol
Calcule o valor da densidade, em g/cm3, da prata cuja estrutura é CFC com parâmetro de rede igual a 0,48056 nm e cuja massa atômica é 107,87g/mol.
ρ=(n x Massa Atômica)/ Vcélula unitária x NA
ρ=(4 x 107,87)/ (4,8056E-8)3 x 6,02E23
ρ= 6,46 g/cm3
OTi tem uma estrutura HC (a=0,2956 nm e c=0,4683 nm) abaixo de 880°C e uma estrutura CCC acima desta temperatura (a=0,332 nm).
O Ti expande ou contrai ao ser aquecido? Explique por que.
Calcular a variação do volume em cm3/g
Para HC: 
V= [(3/2) a2√3] x c = [(3/2) (0,2956) 2√3] x 0,4683.
V=0,10631nm3
Para CCC: a=0,332nm.
V= (0,332)3 
V= 0,0366 nm3 
Como são formadas 3 células CCC, então: V= (0,366)x 3= 0,10978 nm3
O Ti se expande com o aquecimento da temperatura.
0, 007 cm3/g
OBS: Entrega dia 11/3. Não aceitarei listas com as respostas digitadas.
"Se queremos progredir, não devemos repetir a história, mas fazer uma história nova."
(Mahatma Gandhi)
C
B
A
C
B
A
A
C
B