1506239_1º Trabalho Prático - 13-02

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Instituto Politécnico/IPUC - Curso de Engenharia Mecânica 
Disciplina Ciência dos Materiais 
 Professor Rômulo Albertini Rigueira
1º Trabalho Prático 
Aluno(A): _______________________________________________________Data: 13/02/2019
 
Defina sólido cristalino.
Defina estrutura cristalina. Dê exemplos de materiais com estrutura cristalina.
Defina rede espacial.
Defina célula unitária de uma rede espacial. Quais os parâmetros de rede que definem uma célula unitária?
O que são e quais são as 14 células unitárias de Bravais? 
Quais são as três estruturas cristalinas mais comuns nos metais? Indique cinco metais que tenham cada uma dessas estruturas cristalinas? 
Na estrutura cristalina CCC, quantos átomos existem por célula unitária? 
Qual é o número de coordenação dos átomos na estrutura cristalina CCC? 
Qual é a relação entre o comprimento da aresta a da célula unitária CCC e o raio dos átomos?
 A 20ºC, o potássio é CCC e o seu raio atômico 0,238 nm. Calcule o valor do parâmetro de rede a, em nanômetros. Resposta: 0,550 nm
A 20ºC, o tungstênio é CCC e o seu raio atômico 0,141 nm. Calcule o valor do parâmetro de rede a, em nanômetros. Resposta: 0,326 nm
A 20ºC, o tântalo é CCC e o parâmetro de rede 0,33026 nm. Calcule o valor do raio de um átomo de tântalo, em nanômetros. Resposta:0,143 nm
A 20ºC, o bário é CCC e o parâmetro de rede 0,5019 nm. Calcule o valor do raio de um átomo de bário, em nanômetro. Resposta: 0,217 nm
Na estrutura cristalina CFC, quantos átomos existem por célula unitária? 
Qual é o número de coordenação dos átomos na estrutura cristalina CFC?
O cobre é CFC e o parâmetro de rede 0,3615 nm. Calcule o valor do raio de um átomo de cobre, em nanômetros. Resposta: 0,128 nm
O cálcio é CFC e o parâmetro de rede 0,5582 nm. Calcule o valor do raio de um átomo de cálcio, em nanômetros. Resposta: 0,197 nm
O irídio é CFC e o raio atômico 0,135 nm. Calcule o valor do parâmetro de rede a, do irídio, em nanômetros. Resposta: 0,382 nm
O alumínio é CFC e o raio atômico 0,143 nm. Calcule o valor do parâmetro de rede a do alumínio, em nanômetros. Resposta: 0,404 nm 
Calcule o fator de compacidade atômica da estrutura CFC. 
Na estrutura cristalina HC, quantos átomos existem por célula unitária? 
Qual é o número de coordenação dos átomos na estrutura cristalina HC? 
Nos metais HC, qual o valor da razão c/a ideal?
Dos seguintes metais HC, quais os que têm valores de razão c/a superiores ou inferiores ao ideal: Zr, Ti, Zn, Mg, Co, Cd, e Be?
Calcule, em nanômetros cúbicos, o volume da célula unitária da estrutura cristalina do berílio. A 20ºC, o berílio é HC com a=0,22856 nm e c=0,35832 nm. Resposta: 0,0486 nm3
A 20ºC, o magnésio é HC. A altura c da célula unitária é 0,52105 nm e a razão c/a é 1,623. Calcule o valor do parâmetro de rede a do magnésio, em nanômetros. . Resposta: 0,3210 nm
 A 20ºC, o cádmio é HC. Tomando o valor 0,148 nm para raio atômico do cádmio, calcule o volume da célula unitária. Considere um factor de compacidade de 0,74. 
 Resposta: 0,110 nm3
A prata é CFC e seu raio atômico vale 0,1444nm. Qual a dimensão da aresta de sua célula? Resposta: 0,4073 nm
O níquel é CFC com uma densidade de 8,9 Mg/m3 (=8,9 g/cm3). 
Qual é o volume por célula unitária baseado no valor da densidade? Resposta: 4,3816 x 10-23 cm3
Calcule o raio do átomo de níquel a partir de sua resposta na parte (a).
 Compare com o raio tabelado. Resposta: R = 1,2464 x 10-8 cm
	 = 1,25 Å = 0,125 nm
RNi = 0,125 nm 
O titânio é CCC em altas temperaturas e seu raio atômico vale 0,145 nm.
Qual o valor da aresta de sua célula unitária? Resposta: 0,3349 nm
Calcule sua densidade. Resposta: 4,235 g/cm3
 O chumbo é CFC e seu raio atômico vale 1,750 X 10-10m. Qual o volume de sua célula unitária? Resposta: 1,2127 x 10-28 m3
 A célula unitária de alumínio é cúbica com a = 0,4049 nm. Calcule, a partir de sua densidade, quantos átomos há por célula unitária?
 (=2,70g/cm3 Resposta: n=4
 A densidade do tório, o qual tem uma estrutura CFC, é 11, 72 g/cm3. A massa atômica do Th é 232, 04 g/mol. Calcule: 
a) o parâmetro celular; Resposta: 5,086 x 10-8 cm
b) o raio atômico do Th. Resposta: 1,7981 x 10-8 cm = 1,7981Å
 Um metal de estrutura cúbica tem a densidade de 2,6 g/cm3, uma massa atômica de 87,62 g/mol e um parâmetro celular de 6,0849 Å. Determine a estrutura cristalina do metal. Resposta: n = 4
 Um metal de estrutura cúbica tem a densidade de 1,892 g/cm3, uma massa atômica de 132,91 g/mol e um parâmetro celular de 6.13 Å. Determine a estrutura cristalina do metal. Resposta: n = 2
 No zinco há dois átomos por célula unitária. Qual o volume da célula unitária? 
 m=65,37g/mol (Zn = 7,13 g/cm3
 Resposta: 3,0459 x 10-23 cm3
 O estanho é tetragonal com c/a = 0,546. Há 4 átomos/célula unitária. 
m=118,69g/mol
Qual o volume da célula unitária? Resposta: v = 1,08 x 10-22 cm3
Quais são as dimensões da célula? Resposta: a = 5,8271Å c = 3,1816 Å
 Certa folha de ouro tem uma espessura de 0,08 mm e 670mm2 de área. 
m=197,0g/mol
Quantas células unitárias há na folha, sabendo-se que o ouro é cúbico com a = 0,4076 nm. Resposta: n = 7,9152 x 1020 células
Qual a massa de cada célula unitária, sabendo-se que a densidade do ouro vale 19,32 Mg/m3 (=19,32 g/cm3)?
Resposta: m = 1,3083 x 10-21 g
 O Titânio é CCC em altas temperaturas. Seu raio atômico cresce 2% quando de sua transformação de CCC para HC durante resfriamento.Qual a variação percentual de volume que ocorre na transformação? (Lembre que há uma alteração no fator de empacotamento atômico). Raio do titânio HC = 0,146 nm, massa do titânio 47,90 g/mol. 
Resposta: -2,4%
 -0,8%
 A densidade do potássio, o qual tem uma estrutura CCC, é 0,855 g/cm3. A massa atômica do K é 39,09 g/mol. Calcule: 
a) o parâmetro celular; Resposta: 5,336Å
 b) o raio atômico do K. Resposta: 2,31Å
 Índio tem uma estrutura tetragonal, com a = 0,32517 nm e c = 0,49459 nm. A densidade é 7,286 g/cm3 e a massa atômica 114, 82 g/mol. O índio tem uma estrutura tetragonal simples ou tetragonal de corpo centrado? Resposta: n = 2 átomos TCC
 O bismuto tem uma estrutura hexagonal, com a = 0,4546 nm e c = 1,186 nm. A densidade é 9,808 g/cm3 e a massa atômica é 208,98 g/mol. Determine: 
a) o volume da célula unitária; Resposta: V = 6,368 x 10-22 cm3
b) quantos átomos existem por célula unitária? Resposta: N = 18 átomos
 O gálio tem uma estrutura ortorrômbica, com a = 0,45258 nm. b = 0,45186 nm e c= 0,76570 nm. O raio atômico é 0,1218 nm. A densidade é 5,904 g/cm3 e a massa atômica é 69,72 g/mol. Determine: 
a) O número de átomos em cada célula unitária Resposta: n = 8 átomos
b) o fator de empacotamento atômico. Resposta: 0,387
 O berílio tem uma estrutura hexagonal, com a = 0,22858 nm e c = 0,35842 nm. O raio atômico é 0,1143 nm, a densidade é 1,848 g/cm3, e a massa atômica é 9,01 g/mol. Determine: 
a) o número de átomos em cada célula unitária Resposta: n = 6
b) o fator de empacotamento atômico. Resposta: 0,77
 Acima de 882ºC, o titânio tem uma estrutura cristalina CCC, com a = 0,332 nm. Abaixo desta temperatura, o titânio é HC, com a = 0,2978 nm e c = 0,4735 nm. Determine a variação percentual de volume quando o titânio passa de CCC para HC. Existe uma contração ou expansão? 
 Resposta: ΔV x 100 = -0,64 %
 V0
 O Mn alfa tem uma estrutura cúbica, com a = 0,8931 nm e densidade de 7,47 g/cm3. O Mn beta tem uma estrutura cúbica diferente, com a = 0,6326 nm e densidade de 7,26 g/cm3. A massa atômica do Mn é 54,938 g/mol e o raio atômico é 0,112 nm. Determine a variação percentual de volume quando ocorre a mudança de Mn alfa para Mn beta.
Resposta: 3,0 %