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Aula 4 - Cerâmicas e Vidros

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05/04/2021 Disciplina Portal
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.asp?191C757E76=4844233D244DBBF19DC3C070027D5F6755F597C551DDA5EC2427A66F8B072… 1/16
QUÍMICA DOS MATERIAIS
Aula 4 - Cerâmicas e Vidros
INTRODUÇÃO
Nesta aula, você irá compreender as cerâmicas e os vidros. A palavra cerâmica se origina da palavra grega keramikos
que signi�ca “material queimado”. Já o vidro surgiu pelo menos há 4.000 anos a. C.
Julga-se, entretanto, que os egípcios começaram a soprar o vidro em 1.400 a. C., dedicando-se, acima de tudo, à
produção de pequenos objetos artísticos e decorativos, muitas vezes, confundidos com belas pedras preciosas. Sua
decomposição é de 4.000 anos. A cada 1.000 kg de vidro leva-se 1.300 kg de areia.
O fato de que os materiais cerâmicos e o vidro vêm sendo utilizados cada vez mais em tecnologias de ponta, sejam
como supercondutores, sejam como matérias isolantes, motivam suas pesquisas.
Bons estudos!
05/04/2021 Disciplina Portal
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OBJETIVOS
Reconhecer as características e os comportamentos das cerâmicas;
Identi�car as características e os comportamentos dos vidros;
Analisar as novas tecnologias e aplicações das cerâmicas e dos vidros.
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CERÂMICAS
Fonte da Imagem: Coprid / Shutterstock
Recebem o nome de cerâmicas os objetos, obtidos pela moldagem, secagem e cozimento de argila ou mistura de
solos argilosos. Na fabricação deles, podem ser suprimidas algumas dessas etapas, contudo, a matéria-prima base
para a fabricação de peças cerâmicas é a argila.
Nos processos de fabricação dos materiais cerâmicos, a argila �ca aglutinada por uma pequena quantidade de vidro,
que surge pela ação do calor ou cocção sobre os componentes da argila.
Fonte da Imagem: N-sky / Shutterstock
A argila é um material terroso natural, que quando se mistura com água adquire comportamento altamente plástico.
As argilas são constituídas essencialmente de partículas cristalinas extremamente pequenas, formadas por um
número restrito de substâncias, que recebem o nome de argilominerais. Uma argila pode ter um ou mais argilomineral.
, Segundo a NBR 7250 (//licenciadorambiental.com.br/wp-content/uploads/2015/01/NBR-7.250-
Indenti�ca%C3%A7%C3%A3o-e-descri%C3%A7%C3%A3o-de-amostras-de-solo.pdf), as argilas são
compostas de partículas coloidais de diâmetro inferior a 0,005mm, com alta plasticidade quando
úmidas e que, secas, formam torrões que geralmente não são quebrados com a pressão dos dedos., ,
Os argilominerais são compostos por silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, comumente
com alguma porcentagem de álcalis e de alcalinoterrosos. Junto com esses elementos básicos
encontra-se a sílica, a alumina, a mica, o ferro e o cálcio, o magnésio, a matéria orgânica, etc. percebe-
se que estão incluídos elementos formadores de vidro.
http://licenciadorambiental.com.br/wp-content/uploads/2015/01/NBR-7.250-Indentifica%C3%A7%C3%A3o-e-descri%C3%A7%C3%A3o-de-amostras-de-solo.pdf
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Os argilominerais classi�cam-se da seguinte forma:
Os argilominerais classi�cam-se da seguinte forma:
AS ARGILAS, DE MODO GERAL, PODEM SER TIPIFICADAS DA
SEGUINTE FORMA:
De cozimento branco: caulim e argilas plásticas.
Refratárias e altamente aluminosas.
Para produtos de grés.
Para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou vermelhas.
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS CERÂMICAS
Em relação às argilas, material base para a concepção de cerâmicas, podemos destacar as seguintes propriedades:
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Plasticidade das argilas
É considerado plástico um corpo que tem a característica de ser continuamente deformado,
sem que sofra a ruptura total.
Ao se juntar água lentamente aos argilominerais percebe-se que eles apresentam dois
comportamentos, denominados de fase:
• Na primeira fase, a argila desagrega facilmente;
• Na segunda fase ela �ca com característica mole.
O ponto que de�ne essas duas fases, ou seja, quando ela não desagrega mais, mas ainda
não é pegajosa, é denominado ponto de máxima plasticidade.
A plasticidade ocorre em função de que as partículas coloidais sempre têm grande atração,
contudo essa atração pode ser anulada se a película de água intermediaria for excessiva.
Ela também depende das características físicas como formato e tamanho, e do
comportamento dos grãos na presença de outros materiais além dos argilo minerais.
Retração das argilas
Pode ser de�nida em função da perda de água por evaporação. Isso ocorre gradativamente,
sendo que a evaporação ocorre, em primeiro, na superfície do objeto, e por capilaridade, a
água existente no interior, evapora através da superfície. O vazio que �ca no interior em
função da perda de água leva à retração.
Efeito do calor sobre as argilas
Com o aquecimento, as argilas sofrem alterações físicas de acordo com as temperaturas a
que elas �cam expostas, sendo que o aquecimento entre 20 e 150ºC leva à perda de água
por capilaridade e amassamento.
Entre 150 e 600ºC começa a ocorrer o enrijecimento em função da perda de água absorvida.
A partir do aquecimento acima de 600ºC, iniciam-se as reações químicas. Que apresentam
três estágios:
• No primeiro estágio, são queimadas as matérias orgânicas. Ocorre a desidratação química
da peça, isso porque a água de constituição também é expulsa, resultando no
endurecimento;
• No segundo estágio, ocorre a oxidação; os carbonetos são calcinados e se transformam
em óxidos;
• Já no terceiro estágio, iniciado com temperatura acima de 750ºC, começa o processo de
vitri�cação, ocorrendo devido à presença de sílica na constituição das areias, que, pelo
processo de fusão, formam uma pequena quantidade de vidro, que se aglutina aos demais
elementos, dando dureza, resistência e compactação ao conjunto.
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Após tais estágios, temos a cerâmica propriamente dita. A qualidade de um artigo cerâmico
depende principalmente da quantidade de vidro formado. É ín�ma nos tijolos e grande nas
porcelanas.
FABRICAÇÃO DAS CERÂMICAS
A fabricação dos materiais cerâmicos segue, basicamente, a seguinte ordem:
galeria/aula4/img/img5.png
Extração do barro
Antes de iniciar o processo de extração, é necessário realizar a escolha do barro em virtude das
características desejadas e das variáveis presentes que podem in�uenciar nos elementos cerâmicos,
tais como: o teor de argila, a composição granulométrica e a umidade, entre outros.
Devido à diversidade dos materiais a serem extraídos, existe uma variedade de produtos cerâmicos no
mercado.
A qualidade do barro deve ser observada, veri�cando a quantidade de carbonato de cálcio ou
compostos sulfurosos, os quais originam cerâmica excessivamente fendilhada. Se for muito suja, ou
seja, com matérias orgânicas tais como raízes mortas, a cerâmica será muito porosa. Se tiver com
excesso de cal, ela poderá vir a queimar quando receber umidade.
A formação de vidro da qual depende a dureza, varia em relação à constituição do material.
galeria/aula4/img/img51.png
Preparo da matéria-prima
Após extraída, a argila é depositada ao ar livre e passa pelo primeiro processo chamado de
apodrecimento. Recebe esse nome por um dos principais objetivos que é a fermentação das
partículas orgânicas, que se tornam coloidais, aumentando a plasticidade. O apodrecimento também
serve para corrigir o efeito das pressões sobre a argila.
Quando necessário, deve-se proceder à retirada das impurezas grosseiras e a uma maior classi�cação
do material,isso ocorre através de processos de levigação, sedimentação, centrifugação, aeração etc.
Posteriormente, sugere-se a formação de pasta, que se inicia pela maceração contínua, com a
correção e termina com o amassamento. A maceração consiste em um processo de revolver a argila
para se obter partículas menores, podendo esse processo ser mecânico ou manual.
A correção é feita para dar à argila a constituição que se deseja. Isso pode ocorrer pela obtenção de
uma argila �na, recolhida através do processo de lavagem e �ltragem da pasta, ou mesmo para a
obtenção de uma argila mais grosseira, através da incorporação de areia.
O amassamento serve para preparar a argila para a moldagem. Esse processo consiste na moagem 
ou revolvimento da pasta, com objetivo de 
homogeneizar a mistura.
galeria/aula4/img/img52.png
Moldagem
Consiste na operação de dar a forma desejada à pasta de cerâmica. Esse processo pode ocorrer de
quatro maneiras:
• Moldagem a seco ou semiseco: neste processo, o volume de água é baixo, cerca de 6 a 10% do
volume total da pasta. 
• Moldagem com pasta consistente: neste processo, o volume de água também é considerado baixo,
cerca de 20 a 35% do volume total da pasta. 
• Moldagem com pasta plástica: neste processo, o volume de água é considerado mediano, sendo que
de 25 a 40% do volume total da pasta é água. Em virtude do volume de água, este processo apresenta
boa plasticidade. 
• Moldagem com pasta �uida: neste processo, o volume de água é considerado alto (30 a 50%), o que
confere mais �uidez e plasticidade a mesma.
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Secagem
É tão importante quanto o cozimento, pois, após a moldagem, ainda permanece de 5 a 35% de água.
Levar as peças ao cozimento pode ocasionar as mesmas, tensões que provocam o fendilhamento das
peças.
O processo de secagem pode ocorrer de 1 a 6 semanas, dependendo do teor de umidade da argila, da
época do ano ou das condições de secagem.
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Cozimento
Esta talvez seja a etapa mais importante do processo de fabricação de peças cerâmicas, pois nela
ocorrem reações químicas que determinam a resistência e a qualidade das peças. O cozimento
ocorre em formas, geralmente obtidas de forma rudimentar, utilizando produtos refratários para
constituição.
USO NA ENGENHARIA
Os produtos mais comumente utilizados na Engenharia são:
TIJOLOS
Fonte da Imagem: EvgeniiAnd / Shutterstock
São classi�cados basicamente em dois tipos: comuns e especiais.
Veja, a seguir, as características de cada tipo.
Comuns
São os de uso corrente e podem ser classi�cados em A, B e C, conforme sua resistência à
compressão.
Os tijolos não devem apresentar defeitos, tais como trincas, quebras, superfícies irregulares,
deformações e falta de uniformidade na cor. Os tijolos são materiais que geralmente
apresentam baixo custo de produção.
Após moldada, a pasta pode variar de acordo com as características necessárias para a
conformação dos tijolos. Em seguida, eles passam pelo processo de secagem e após, pelo
cozimento, que pode ocorrer em fornos de 900 a 1.000ºC.
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Os tijolos podem ter aspecto maciço, sendo que sua superfície pode ter aparência estética
agradável, quando tiver �nalidade de acabamento, ou rústica, quando for aplicado para
fechamento de paredes de alvenaria.
Especiais
Podem ser fabricados em formatos e especi�cações acordados entre cliente e fornecedor.
BLOCOS CERÂMICOS
Fonte da Imagem: Radovan1 / Shutterstock
Também chamados de tijolo baiano, é fabricado em um processo controlado de matérias-primas, o que exige que elas
sejam melhor que as utilizadas no processo do tijolo comum. Hoje, encontra-se, no mercado, uma variedade muito
grande de materiais, em relação à textura da superfície, quantidade e tipos de furos, espessura das paredes e em suas
dimensões.
TELHAS CERÂMICAS
Fonte da Imagem: EvgeniiAnd / Shutterstock
São também chamadas de telhas comuns, isso porque hoje são fabricadas com diversos tipos de materiais, como
concreto, polímeros, vidro, �bras, dentre outros. Nesta aula, tratamos apenas das telhas cerâmicas.
Seu processo de fabricação é muito parecido com o do tijolo comum, ou seja, é feita a moldagem, que, nesse caso,
pode ocorrer por pressão ou extrusão, seguida da secagem e do cozimento.
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As telhas cerâmicas podem ser agrupadas em dois tipos:
As de encaixe apresentam, em suas bordas, saliências e reentrâncias permitindo o acoplamento entre elas. Os
modelos são: romana, francesa e termoplan.
As telhas cerâmicas de capa e canal apresentam formato meia cana, geralmente fabricadas por processos de
prensagem. Caracterizam-se por apresentar canais que se apoiam sobre ripas e peças convexas (capas) que se
apoiam nos canais. Os modelos mais comuns são: colonial, paulista e aplan.
TIJOLEIRAS E LADRILHOS
Fonte da Imagem:  -Taurus- / Shutterstock
São tijolos de pequena espessura; tijoleiras têm, em média, 2cm de espessura e ladrilhos de 5 a 7cm. São,
normalmente, empregados em pavimentações e revestimentos.
Costuma-se dar o nome de tijoleira quando se trata de uma cerâmica comum e ladrilho quando se trata de cerâmica
prensada.
MATERIAIS DE GRÉS CERÂMICO
Fonte da Imagem: Vagnergamba / Shutterstock
Apresentam-se de três formas:
Alta vitri�cação: azulejos, pastilhas e louça sanitária;
Manilha de grés: manilhas, conexões e tubos;
Ladrilhos de grés: também conhecidos como lito-cerâmica.
Os materiais de grés cerâmico são classi�cados basicamente de duas formas:
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Classe PEI, que se refere à abrasão super�cial;
Classes de absorção de água/ módulo de ruptura.
O índice PEI classi�ca a peça cerâmica em relação ao desgaste por abrasão, em função da apresentação de defeitos
após a aplicação de um esforço de abrasão, realizado em certo número de ciclos desta aplicação.
MATERIAIS DE LOUÇA BRANCA
Fonte da Imagem: SOMMAI / Shutterstock
São feitos com pó de louça, proveniente de argila branca. Os produtos de louça apresentam alta dureza, granulometria
�na e uniforme, com a superfície normalmente vidrada.
Existem quatro tipos básicos de louça:
Calcária (louça de mesa e artística);
Feldispática (azulejos e cerâmicas sanitárias);
Mista;
De talco.
Destaca-se para o uso desses materiais a fabricação de:
Azulejos — são placas de louça que apresentam pouca espessura, vidrados em uma das faces, na qual normalmente
são aplicados corantes ou estampas. O processo de fabricação dos azulejos permite com que eles sejam produzidos
em diversos tamanhos.
Pastilhas de louça — são fabricadas pelos mesmos processos do azulejo. Normalmente apresentam-se em peças de
2,5 x 2,5cm, e para facilitar a comercialização, são coladas em folhas de papéis ou telas sintéticas, que agilizam o
processo de colocação.
VIDROS
As principais matérias primas utilizadas na fabricação do vidro são:
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Areia
Constituída, em sua grande parte, de sílica SiO , pode ser extraída das praias de mar ou de rios, ou em
jazidas, além disso pode ser obtida a partir da moagem de rocha de quartzo.
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Calcário
É uma rocha constituída de carbonato de cálcio (CaCO ), extraída na forma de pedreiras, a rocha é
britada e moída, resultando no óxido de cálcio (CaO).
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Dolomita
2
2
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É uma rocha constituída de um carbonato duplo de cálcio e magnésio (CaMgCO). Assim como o
calcário, é britado e moído para a obtenção da granulometria desejada. Resultando no óxido de
magnésio.
galeria/aula4/img/img16.png
Feldspato
É um mineral constituído de um alumino silicato de sódio e potássio (KNaAlSi O ), desse minério é
possível extrair óxido de alumínio, ou alumina (Al O ), além da alumina o feldspato fornece outros
óxidos que fazem parte da constituição do vidro como: SiO , NaO e K O.
galeria/aula4/img/img17.png
Boratos
Este mineral fornece óxido de boro (B O ) sendo os mais utilizados o Bórax penta hidratado, Bórax
anidro e o ácido bórico.
galeria/aula4/img/img18.png
Alumina calcinada (Óxido de Alumínio ou Alumina)
É uma substância produzida industrialmente por meio da calcinação do hidróxido de alumínio, obtido
a partir da puri�cação da bauxita.
Além dos produtos, citados que são extraídos, é possível a utilização de alguns produtos obtidos por processos
industriais como:
Outros compostos são utilizados em menor escala para o processo de fabricação do vidro como:
AGENTES AFINANTES
Normalmente é utilizado o sulfato de sódio, mas pode ser usado o sulfato de cálcio, de bário ou
cloreto de sódio. A �nalidade dos agentes a�nantes é fazer com que os gases que se formam durante
o processo de fusão, se desprendam, mantendo a estrutura do vidro homogênea.
COLORANTES E DESCOLORANTES
Para conferir cor ao vidro é adicionada a sua composição uma combinação de óxido colorante, como,
óxido de ferro, cobalto, manganês, níquel, cromo etc. Ao passo que quando se deseja conferir ao vidro
aspecto de transparência é só impedir a presença desses óxidos.
, Como o óxido de ferro está presente em toda matéria-prima utilizada para a fabricação do vidro, é
possível que se usem compostos para proporcionar este aspecto de transparência como selênio e o
óxido de cobalto.
PROPRIEDADES DO VIDRO
3
3 8
2 3
2 2 2
2 3
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Fonte da Imagem: Verkhozina Ekaterina / Shutterstock
Entende-se por vidro a substância inorgânica, amorfa e �sicamente homogênea, obtida pelo resfriamento de uma
massa em fusão que enrijece através de um aumento contínuo da viscosidade.
As propriedades que o vidro apresenta são:
Viscosidade
É a propriedade mais importante para a fabricação do vidro; ela permite a moldagem a
quente, o re�no, a limpeza e o clareamento da fusão, além da homogeneização, recozimento
e têmpera do vidro.
Tensão super�cial
Interfere no desprendimento de gases durante a fusão, no encolhimento e formação de
rugas durante a moldagem.
Tensões internas e recozimento
Resultam no gradiente de temperatura durante o resfriamento e podem tornar os vidros
quebradiços e birefrigerante. Essas tensões podem ser facilmente eliminadas pelo processo
de recozimento.
Calor especí�co
Cresce com a temperatura e a viscosidade podendo ser na ordem de 40 a 1.000ºC.
Dilatação térmica
Esse parâmetro apresenta uma variação linear com a temperatura, subindo bruscamente no
ponto de transformação do vidro. A dilatação interfere principalmente na resistência ao
choque térmico.
Resistência ao choque térmico
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O principal fator de rupturas é a dilatação térmica. O módulo de elasticidade do vidro resiste
melhor ao aquecimento brusco do que ao resfriamento.
Condutividade térmica
Propriedade de conduzir calor por condução; aumenta com a temperatura e a pressão
empregadas no processo de produção.
Temperatura de amolecimento
É a temperatura de deformação. Caracteriza-se em função do alongamento de uma peça
com seção e tamanhos devidos em virtude de um tempo preestabelecido.
Peso especí�co
Geralmente apresenta os seguintes valores: 2,20 g/cm³ para vidro de quartzo; 2,46 g/cm³
para vidro de garrafas e 2,50 g/cm³ para vidro plano.
Dureza
Consiste na resistência do vidro quando submetido a uma carga aplicada por um diamante,
sendo veri�cada degradação provocada na área de contato. A dureza depende da
composição, do recozimento e do estado da superfície.
Velocidade do som
Propriedade do vidro em conduzir ondas sonoras, geralmente varia de 500 a 5.200 m/seg.
Permeabilidade gasosa
O vidro é permeável à maioria dos gases presentes na atmosfera, quando em temperaturas
normais, contudo com o aumento da temperatura (acima de 500ºC) permite a passagem do
H , CO e O .
PROCESSO DE FABRICAÇÃO
2 2 2
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Fonte da Imagem: Coprid / Shutterstock
O vidro é obtido a partir da fusão das matérias-primas. Esse processo ocorre em fornos, que produzem calor, dentro da
necessidade que se deseja fundir os materiais. Os fornos trabalham em altas temperaturas, podendo chegar a 1600ºC,
de acordo com o material a ser fundido.
Os fornos devem produzir e suportar altas temperaturas, apresentando características de qualidade, resistência e
durabilidade, para que possa se obter o vidro dentro das exigências de tempo, uniformidade, qualidade e rentabilidade.
Os fornos podem ser constituídos basicamente de dois modos: queimadores laterais e queimadores frontais. No
primeiro, os queimadores são posicionados nas paredes laterais do forno e no segundo são posicionadas na parte
frontal, dividido em dois grupos, direito e esquerdo.
APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
O vidro está presente, na Engenharia, nas mais diversas maneiras. Veja algumas de suas aplicações:
Fonte da Imagem: Paket / Shutterstock
Suas aplicações mais comuns estão em janelas, sob a forma de lâminas ou chapas planas ou até mesmo curvas.
Os vidros podem ser utilizados em blocos, janelas, portas, divisórias, como elemento decorativo (espelhos e vidros
impressos), como parte de sistemas construtivos (fachadas, cortinas, fachadas “pelo de vidro”, e recentemente
structural glazing [sistema que utiliza o vidro como fechamento, sendo que todos os elementos de �xação e da
estrutura �cam “invisíveis”, quando visto o ambiente pelo lado de fora]).
Os vidros podem se apresentar incolores ou coloridos. No Brasil, encontramos os vidros nas seguintes cores: bronze,
cinza e verde. Outras cores podem ser obtidas com vidros laminados.
Alguns vidros apresentam desenhos ou palavras em sua superfície e são conhecidos como vidros impressos ou
fantasia. Outros podem receber �lme metálico, conferindo-lhe em aspecto espelhado.
05/04/2021 Disciplina Portal
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Pode-se ainda encontrar vidros com elevada resistência mecânica e características de segurança muito superiores,
quando comparados com vidros comuns. Eles são conhecidos como vidros de segurança e, usualmente, são aplicados
em automóveis, aviões, trens, ou em locais que exijam mais resistência como em portas, janelas baixas, sacadas,
envidraçamento de banheiros e piscinas, claraboias e envidraçamento em grandes alturas.
Veja, a seguir, um exemplo de aplicação de vidro em cobertura:
Exemplos de vidros aplicado em cobertura. Museu do Louvre-Paris
Chegou a hora de exercitar o que você aprendeu!
Analise os itens abaixo e, em seguida, relacione as suas características.
1 - Vidro 
2 - Cerâmicas
( ) São 100% recicláveis. 
( ) São obtidas pela moldagem, secagem e cozimento de argila ou mistura de solos
argilosos. 
( ) Para a sua fabricação é necessário realizar a escolha do barro em virtude das
características desejadas e das variáveis presentes que podem in�uenciar nos
elementos. 
( ) Uma das suas aplicações na construção civil é o tijolo que é classi�cado basicamente
em três tipos, conforme sua resistência à compressão. 
( ) É obtido a partir da fusão das matérias-primas. Esse processo ocorre em fornos, que
produzem calor, dentro da necessidade que se deseja fundir os materiais.A sequência correta é:
2 −1 −1 −2 −1
1 – 1 – 1 – 2 – 2
1 −2 −2 −2 −1
2 – 2 – 1 – 1 - 2
Fonte: //7-themes.com/7041150-louvre-museum-at-sunset.html
05/04/2021 Disciplina Portal
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.asp?191C757E76=4844233D244DBBF19DC3C070027D5F6755F597C551DDA5EC2427A66F8B07… 16/16
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