Apostila-Quimica-Materiais

Prévia do material em texto

EMMANUELLE DE OLIVEIRA SANCHO 
GILCENARA DE OLIVEIRA 
 
Química e 
Materiais 
Elétricos 
Apostila de práticas 
 
 
 
 
 
 
Ficha catalográfica dos organizadores 
 
Química e Materiais Elétricos: Apostila de Práticas / Roberto Lima da Costa 
Cisne Júnior (organizador). 
 
Apostila de práticas. Laboratório didático de Química; Laboratório didático de Física dos 
Materiais e da Terra. 
 
Universidade de Fortaleza (UNIFOR). Centro de Ciências Tecnológicas (CCT). 
 
Brasil: Fortaleza-CE. 
Arquivo PDF (42 p.) atualizada em 06 de fevereiro de 2020. 
Formato: ebook. 
 
1. Química 2. Materiais 3. Engenharia 4. Apostila 
 
CDU 0000-0000-0000 
 
 
 
 
 
 
PLANEJAMENTO GRÁFICO, CAPA E DIAGRAMAÇÃO 
 
Roberto Lima da Costa Cisne Júnior 
 
 
REVISÃO TEXTUAL 
 
Roberto Lima da Costa Cisne Júnior 
Emmanuelle de Oliveira Sancho 
 
 
 
Sumário 
 
 
 
 
1 Ensaio de Chamas 6 
1.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 
1.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 
1.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 
1.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
2 Polímeros 10 
 2.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
 2.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
 2.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
 2.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 
 
3 Densidade e Estrutura Cristalina! 
13 
3.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
3.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
3.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 
3.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
 
4 Estrutura e Sistemas Cristalinos 19 
4.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
4.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
4.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
4.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 
 
5 Metalografia e Microscopia 24 
5.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 
5.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 
5.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 
5.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 
 
6 Resistividade Elétrica 28 
6.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
6.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
6.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
6.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 
 
7 Corrosão e Eletrodeposição 31 
7.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
7.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
7.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
7.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 Refração da Luz 
 
38 
8.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
8.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
8.3 Fundamentos Teóricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
8.4 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 
 
 
 
ii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“ Quando o alcancei ele estava contemplando um arco-íris. Seu rosto 
mostrava um olhar intenso, como se estivesse concentrado. Como se 
nunca tivesse visto aquilo. Ou talvez como se fosse o último que ele veria. 
Eu me aproximei caulelosamente. 
 
— Professor Feynman, oi. 
 
— Olhe, um arco-íris, ele disse, sem olhar para mim. Fiquei aliviado 
por não detectar nenhum indício de aborrecimento na sua voz. 
Eu me juntei a ele na contemplação do arco-íris. Quando se parava 
para olhar, aquilo parecia mesmo impressionante. Não era algo que eu 
costumasse fazer – pelo menos naquela época. 
— Você sabe quem foi o primeiro a explicar a verdadeira origem do 
arco-íris? – perguntei. 
— Foi Descartes – ele respondeu. Depois de um momento, me olhou 
nos olhos. 
— E qual você acha que foi a característica do arco-íris que mais de 
destacou aos olhos de Descartes para inspirá-lo na sua análise matemática? 
– perguntou. 
 
— Bem, o arco-íris na verdade é o pedaço de um cone que surge com 
um arco das cores do espectro quando gotas d’água são iluminadas pelo 
sol atrás do observador. 
— E? 
 
— Suponho que sua inspiração tenha sido a compreensão de que o 
problema podia ser analisado a partir de uma única gota d’água e da 
geometria da situação. 
— Você está deixando de lado uma característica fundamental do 
fenômeno – ele disse. 
— Tá legal, desisto. Para você, o que teria inspirado a teoria dele? 
 
— Eu diria que sua inspiração veio do fato de ele achar que os arco-
íris eram lindos.” 
 
 
Texto extraído de O arco-íris de Feynman. 
 
 
 
1 | Ensaio de Chamas 
 
 
 
 
 
 
1.1 Objetivos 
 
 
• Identificar as cores características impressas por sais à chama de um 
bico de Bunsen, através de uma análise qualitativa de metais; 
 
• Usar o teste de chama para determinar visualmente a identidade de um 
metal desconhecido em um sal iônico; 
 
• Compreender a origem da cor impressa à chama do bico de Bunsen no 
ensaio de chama. 
 
 
1.2 Materiais Utilizados 
 
 
• Bico de Bunsen; • Ácido HCl; 
 
• Vidros de relógio; • Amostras de sais metálicos; 
 
• Béquer de 50 ml; • Suporte. 
 
• Espátula metálica; 
 
• Fios de nicromo; 
 
 
 
1.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
As substâncias quando ativadas pelo calor ou outra forma de energia, emitem 
radiações em comprimento de onda característicos (cores características dos 
elementos que as compõem). Neste fato, se baseia a espectroscopia e a 
espectrografia de emissão e, possibilita a identificação de um certo número de 
elementos por meio de ensaios por coloração da chama de um bico de 
Bunsen. 
 
Esta modalidade de ensaio surge como consequência da modificação da situa- 
 
 
06 
 
 
CAPÍTULO 1. ENSAIO DE CHAMAS 
 
ção dos elétrons no átomo. Os elétrons pertencentes a determinados níveis de 
energia podem, quando excitados, absorver energia em quantidades 
elementares denominadas quanta. Quando o elétron absorve a referida 
energia, ele salta de seu nível energético para outro de maior energia 
(portanto, mais distante do núcleo). Ao voltar para seu verdadeiro nível, 
fundamental, uma vez que o cátion em volatização alcança uma região menos 
quente da chama, ele devolve a energia absorvida em forma de ondas 
eletromagnéticas, quando esta onda cai dentro do espectro visível 
(comprimento de onda entre 350 nm a 700 nm), cores são observadas. 
 
 
A energia ou a frequência pode ser calculada pela expressão: 
 
E = h. (1.1) 
 
Onde h é a constante de Planck, cujo valor é 6,626x10
−34
 J.s, e  é a 
frequência da radiação. A frequência da onda emitida é proporcional à 
variação de energia emitida, ou seja, E = E1 − E2. Sendo E1 e E2 as energias 
correspondentes aos dois níveis de energia envolvidos. 
 
Para o átomo de hidrogênio, o modelo de Bohr tem boa concordância. Temos 
 
que 
 (1.2) 
 
onde RH = 2,18x10
−18
 J é conhecida como constante de Rydberg. Já o 
comprimento de onda λ da radiação pode ser calculado pela expressão 
 
c = λf (1.3) 
 
sendo a velocidade da luz c = 2,998x10
8
 m/s. 
 
No ensaio de chama pode-se ter uma idéia sobre o elemento constituinte da 
substância em análise. No entanto, o ensaio de chama não é conclusivo, e 
pode sofrer interferência. Assim,substâncias com mais de um elemento que 
apresente cores quando aquecido são mais difíceis de serem analisados. Por 
exemplo, mesmo quantidades diminutas de sódio (amarelo ouro intensa) são 
suficientes para sobrepor outras cores. Neste caso é usado um vidro de 
cobalto para filtrar a cor amarela. 
 
 
 
 
 
07 
 
 
CAPÍTULO 1. ENSAIO DE CHAMAS 
 
Cor da chama Metal 
 
 
Vermelho carmim Compostos de lítio (Li) 
 
Vermelho escarlate Compostos de estrôncio (Sr) 
 
Vermelho tijolo Compostos de cálcio (Ca) 
 
Amarelo ouro intenso Compostos de sódio (Na) 
 
Verde esmeralda Compostos de cobre (Cu) 
 
Verde claro Bário (Ba) 
 
Azul celeste pálido Chumbo (Pb) 
 
Vermelho púrpura (violeta) Potássio, rubídio e césio 
 
 
Tabela 1.1: Cores emitidas por alguns íons no ensaio de chama. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1: Chamas com algumas colorações. 
 
 
Zona oxidante superior 1540 oC 
Zona redutora superior 1550 oC 
Zona de maior temperatura 1570 oC 
Zona oxidante inferior 1450 oC 
Zona redutor inferior 520 oC 
 Zona de menor temperatura 300 oC 
 
Figura 1.2: Regiões de uma chama com suas respectivas temperaturas. 
 
 
1.4 Procedimentos Experimentais 
 
 
1. Transfira cerca de 20 ml de HCl 1M para um béquer de 50 ml. 
 
2. Acenda o bico de Bunsen. 
 
3. Limpe o fio de nicromo (níquel-cromo) submergindo-o no béquer contendo 
HCl, depois aquecendo o fio na zona de maior temperatura da chama 
(Figura 1.2). O fio estará mais limpo quando não mais der cor à chama. 
 
4. Use uma espátula para adicionar uma pequena porção da amostra em 
um vidro de relógio seco. 
 
 
08 
 
 
CAPÍTULO 1. ENSAIO DE CHAMAS 
 
5. Introduza o fio de metálico (nicromo ou platina) limpo no béquer com HCl 
limpo e depois toque-o na amostra no vidro de relógio de modo que a 
mesma fique aderida ao fio. 
 
6. Leve o fio com a amostra à chama oxidante inferior (Figura 1.2), e 
observe a cor que é imposta à chama. 
 
7. Anote a coloração e o metal correspondente na Tabela 1.2. 
 
8. Repita o procedimento para as demais amostras. Utilize um fio diferente 
para cada uma das amostras. 
 
 
Amostra Coloração da chama Identificação do Metal 
 
1 
 
2 
 
3 
 
4 
 
5 
 
6 
 
Tabela 1.2: Identificação das amostras utilizadas no ensaio de chamas. 
 
 
 
2 | Polímeros: Preparação da 
Uréia-Formaldeído e Poliuretano 
 
 
 
2.1 Objetivos 
 
 
• Entender as características estruturais dos polímeros; 
• Conhecer alguns polímeros utilizados na engenharia; 
• Aprender técnicas de preparação de polímeros sintéticos; 
• Verificar vantagens e desvantagens dos polímeros; 
• Conhecer algumas características físicas e químicas dos polímeros 
(segundo a reação de preparação e a cadeia estrutural). 
 
 
2.2 Materiais Utilizados 
 
 
• Formol a 40%; • Ácido HCl; 
 
• Uréia; • Espátula. 
 
• Di-isocianato de para-fenileno; 
 
• Etilenoglicol; 
 
• Pipeta de 10mL; 
 
 
 
2.3 Fundamentos Teóricos 
 
Os polímeros são constituídos por macromoléculas de diversos tamanhos, o que 
lhes confere características particulares, de maneira a criar uma nova área de estudo. 
Os conhecimentos nesse setor têm se expandido vigorosamente, de início objetivando 
produzir materiais aplicáveis ao maior número possível de utilidades, porem, nos dias 
atuais, cresce a preocupação e pesquisa relacionada à reciclagem e despoluição do 
meio ambiente, visto que as primeiras vantagens começam a ser questionadas por 
causa da deterioração ambiental. 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2. POLÍMEROS 
 
Na realidade, a humanidade sempre conviveu com os polímeros naturais, tais 
como a celulose da madeira e do algodão, os polímeros de queratina existente nos 
pelos, unhas e chifres dos animais, por exemplo, sem falar das resinas coaguladas 
extraídas de vegetais. A presença dos polímeros sintéticos no nosso cotidiano passou a 
ser marcante, especialmente após a Segunda Guerra Mundial, tanto que nos dias atuais 
não se consegue mais imaginar uma sociedade moderna sem a concorrência desses 
materiais. 
Esse setor do conhecimento físico e químico se desenvolveu tanto que se chega 
a utilizar o termo plasturgia para denominar o correspondente à metalurgia, no que se 
refere aos polímeros. Atualmente são conhecidos polímeros capazes de conduzir 
corrente elétrica, como a poliamida dopada, contrariando sua aplicação normal como 
isolantes – existem polímeros dopados com a capacidade de conduzir a luz-, resinas 
epóxi ou fenólicas, como nas fibras ópticas; o nobecutane, por exemplo, pode ser 
aplicado sobre a pele para proteger ferimentos, porque estabelece uma película 
aderente e porosa que permite a respiração da pele, além do efeito protetor. No que se 
refere aos polímeros em solução, existe um campo muito vasto no qual cabem desde os 
conhecimentos científicos até os tecnológicos. 
A resina de formaldeído é um tipo de resina sintética de produtos feitos com 
formaldeído como ingrediente base. Este produto é utilizado em diferentes indústrias, e 
é uma das mais antigas resinas sintéticas industriais. Os fabricantes muitas vezes 
desenvolvem novos produtos à base de resina de formaldeído, pensando em novas 
aplicações para produtos existentes a fim de torná-los mais úteis. A resina de 
formaldeído é encontrada em produtos tais como MDF, um tipo de madeira usada na 
construção civil. 
Um uso comum para a resina de formaldeído é em tintas e vernizes. Este produto 
também é usado em produtos para madeira, como aglutinantes, juntamente com um 
selador e um produto de revestimento. O tipo de resina de formaldeído é usado como 
cola na indústria do couro, aparecendo em sapatos, bolsas, e também é aproveitado na 
fabricação de objetos moldados, fibras de vidro, fertilizantes e uma grande variedade de 
outros suprimentos. Este produto tornou-se onipresente em muitas indústrias porque é 
forte, razoavelmente rentável, resistente a microorganismos. 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2. POLÍMEROS 
 
 
Figura 2.1. Reação da ureia-formaldeído. 
 
Polímero uréia-formaldeído: É um polímero tridimensional obtido a partir da uréia 
e do formaldeído. Quando puro é transparente, e foi por isso usado como o primeiro tipo 
de vidro plástico. No entanto, ele acaba se tornando opaco e rachando com o tempo. 
Este defeito pode ser evitado pela adição de celulose, mas ele perde sua transparência, 
sendo então utilizado na fabricação de objetos translúcidos. Esse polímero é também 
usado em vernizes e resinas, na impregnação de papéis. As resinas fenol-formaldeído e 
uréia-formaldeído são usadas na fabricação da fórmica. 
As poliuretanas podem ser rígidas, flexíveis ou ainda, ter a forma de espumas, 
dependendo das condições em que ocorre a reação. Na produção de espuma, por 
exemplo, a um dos reagentes é misturado o gás freon, que durante a reação tende a se 
desprender, provocando a expansão do polímero. É obtido a partir do diisocianato de 
parafenileno e do etilenoglicol (1,2-etanodiol). Possui resistência à abrasão e ao calor, 
sendo utilizado em isolamentos revestimento interno de roupas, aglutinantes de 
combustível de foguetes e em pranchas de surfe. Quando expandido a quente por meio 
de injeção de gases, forma uma espuma cuja dureza pode ser controlada conforme o 
uso que se quiser dar a ela. 
Como todo plástico, o PU é um polímero feito a partir da reação de duas 
substâncias principais: um poliol e um diisocianato. As matérias-primas do processo 
podem variar de acordo com a necessidade da aplicação. Na prática em questão 
utilizaremos o di-isocianato de para-fenileno e o etilenoglicol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2. POLÍMEROS 
 
 
Figura 2.2. Reação da poliuretana. 
 
2.4 Procedimentos Experimentais 
 
2.4.1. Preparação da ureia-formaldeído 
a) Pese 3,0 g de uréia no copo descartável; 
b) Adicione lentamente, 5 mL (135 gotas) de formol ao copo e homogeneíze o 
conteúdo agitando com um bastão; 
c) Adicione gota a gotao ácido clorídrico concentrado à solução de uréia em 
formol, mantendo-a em constante e lenta agitação, até obter uma mudança na 
viscosidade e coloração; 
d) Aguarde alguns minutos; 
e) Verifique a consistência do produto obtido; 
f) Mantenha o material obtido no copo; 
g) Realize suas observações. 
 
2.4.2. Preparação da Poliuretana - Reação do di-isocianato de para-fenileno 
(monômero A) com o etilenoglicol (etanodiol) (monômero B); 
a) Forre a bancada com um papel toalha; 
b) Coloque 55 gotas do monômero A no copo de plástico; 
c) Adicione ao mesmo copo 52 gotas do monômero B; 
d) Agite imediatamente e vigorosamente com um bastão de madeira por cerca de 
30 segundos, até homogeneização completa da mistura; 
e) Deixe a mistura em repouso; 
f) Verifique a formação do polímero, observando a reação de polimerização; 
g) Mantenha o material obtido no molde; 
h) Realize suas observações. 
 
 
 
 
 
 
3 | Densidade e Estrutura 
Cristalina 
 
 
 
 
 
3.1 Objetivos 
 
 
• Verificar os conceitos de células unitárias; 
 
• Medir os volumes de sólidos cristalinos; 
 
• Determinar a densidade de objetos com geometria regular. 
 
 
 
3.2 Materiais Utilizados 
 
 
• Paquímetro; 
 
• Balança; 
 
• Blocos sólidos. 
 
 
 
3.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
Os materiais metálicos geralmente apresentam estruturas cristalinas tipo CCC 
(cúbica de corpo centrado), CFC (cúbica de face centrada) e HC (hexagonal 
compacta). Observe na Figura 3.1 as representações de algumas. 
 
O parâmetro de rede cristalina a das estruturas CFC e CCC possuem as 
seguintes relações com o raio atômico R: 
 
 
15 
(3.1) 
 
 
(3.2) 
 
 
CAPÍTULO 3. DENSIDADE E ESTRUTURA CRISTALINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1: Representação em corpo rígido das células unitárias CFC 
(esquerda) e CCC (direita). 
 
 
A densidade teórica pode ser obtida utilizando a seguinte expressão: 
 
 
 
 
onde n é o número de átomos da célula unitária, A é o peso atômico do 
elemento da estrutura, Vcel é o volume da célula unitária e NA o número de 
Avogadro (6,022x1023 átomos/mol). Na Tabela 3.1 encontramos algumas 
propriedades de elementos metálicos. 
 
Elemento Estrutura Cristalina Peso atômico (g/mol) Raio atômico (nm) 
 
 
Aluminio CFC 26, 982 0, 1431 
 
Cobre CFC 63, 546 0, 1278 
 
Ferro (α) CCC 55, 845 0, 1241 
 
Zinco HC 65, 38 0, 1332 
 
 
Tabela 3.1: Propriedades importantes de alguns elementos metálicos para o 
estudo da estrutura cristalina. 
 
O modelo empregado aqui é o de esferas rígidas (Figura 3.1). Temos que ter 
em mente que os átomos não são partículas esféricas, e sim estruturas 
complexas estudadas na mecânica quântica e que envolvem cálculos 
probabilísticos. Porém, o modelo de esferas rígidas nos permite obter bons 
resultados para os propósitos analisados aqui. Outro fato importante é que as 
estruturas cristalinas podem também possuir os chamados defeitos, ou seja, 
imperfeições relacionada à organização do átomos. 
 
No laboratório, para o cálculo da densidade de uma amostra sólida, usamos a 
definição geral de densidade: 
 
onde  é a densidade prática (experimental), m é a massa da amostra medida 
em uma balança, e V é o volume da amostra. Para amostras com geometria 
 
 
16 
(3.3) 
(3.4) 
 
 
CAPÍTULO 3. DENSIDADE E ESTRUTURA CRISTALINA 
 
regular, podemos fazer a medida de V utilizando instrumentos de medidas. 
Para uma boa precisão na medida de dimensões lineares, o paquímetro é o 
instrumento recomendado. Na Tabela 3.2, podemos encontrar a densidade de 
alguns materiais. 
 
Material  (g/cm³) 
Ferro 7,87 
 
Cobre 8,92 
 
Aluminio 2,70 
 
Acrílico 1,19 
 
Technyl 1,14 
 
 
Tabela 3.2: Valores obtidos da literatura científica para as massas específicas 
de alguns materiais importantes. 
 
Para fazer comparações em medidas de laboratório e valores teóricos, é bastante 
 
usado o Erro Percentual, dado pela expressão: 
 
 
onde Vt é o valor teórico e Vp é o valor prático. Erros menores que 5% indicam 
um bom grau de confiabilidade em relação à teoria aplicada, enquanto que erros 
de até 10% podem ser toleráveis. Maiores que isso já podem indicar algum 
problema em relação à teoria ou aos procedimentos realizados em laboratório. 
 
 
3.4 Procedimentos Experimentais 
 
 
1. Utilizando o paquímetro e a balança, faça as medidas necessárias e 
preencha a Tabela 3.3. 
 
2. Calcule o volume dos objetos, utilizando as medidas da Tabela 3.3. 
Inclua as equações usadas para calcular o volume, juntamente com 
cálculos realizados. 
 
 
Objeto Formato Dimensões (mm) Massa (g) 
 
1 
 
2 
 
3 
 
Tabela 3.3: Medidas das dimensões e massa dos materiais utilizados na prática. 
 
 
17 
(3.5) 
 
 
CAPÍTULO 3. DENSIDADE E ESTRUTURA CRISTALINA 
 
Objeto Massa (g) Volume (cm³) Densidade  (g/cm³) 
1 
 
2 
 
3 
 
Tabela 3.4: Massa, volume e densidade experimental dos materiais utilizados. 
 
Objeto Material 
 
1 
 
2 
 
3 
 
Tabela 3.5: Identificação dos materiais analisados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Preencha a Tabela 3.4 utilizando os dados obtidos anteriormente, e ob-
tendo a densidade experimental  (massa/volume) de cada objeto. 
 
4. De posse da densidade obtida na Tabela 3.4, e comparando com os 
dados da literatura científica (Tabela 3.2), identifique os materiais 
analisados preenchendo a Tabela 3.5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 
 
 
 
4 | Estrutura e Sistemas 
Cristalinos 
 
 
 
 
 
4.1 Objetivos 
 
 
• Visualizar os sistemas cristalinos; 
 
• Estudar as Estruturas: Cúbica Simples (CS), Cúbica de Corpo Centrado 
(CCC), Cúbica de Face Centrada (CFC) e Hexagonal Compacta (HC); 
 
• Estudar os índices de Miller no site 
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/miller_indices/lattice_draw.php 
 
4.2 Materiais Utilizados 
 
 
• Modelos e artefatos físicos; 
 
• Computador com acesso a internet. 
 
 
 
4.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
Materiais com ordenação que alcança apenas os vizinhos mais próximos são 
denominados materiais amorfos (a - significa negação, morfo – significa forma), 
contudo a maioria dos sólidos tem uma significativa ordenação tridimensional de longo 
alcance e forma uma rede regular. A estrutura cristalina de um sólido define o 
tamanho, a forma e o arranjo dos átomos em uma rede tridimensional. De fato, as redes 
se organizam em um dentre 14 arranjos, denominados redes de Bravais, conforme 
Figura 4.1. 
 
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/miller_indices/lattice_draw.php
 
 
CAPÍTULO 4. ESTRUTURA E SISTEMAS CRISTALINOS 
 
As 14 redes de Bravais são agrupadas em sete sistemas cristalinos, 
conhecidos como cúbico, tetragonal, ortorrômbico, romboédrico (também chamado 
trigonal), hexagonal, monoclínico e triclínico, suas características estão apresentadas 
na Tabela 4.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1 – As 14 Redes de Bravais. 
 
Tabela 4.1 – Características dos sete sistemas cristalinos. 
Sistemas Tamanho dos 
eixos 
Ângulos entre eixos 
Cúbico a = b = c Todos os ângulos são de 90º 
Tetragonal a = b  c Todos os ângulos são de 90º 
Ortorrômbico a  b  c Todos os ângulos são de 90º 
Monoclínico a  b  c Dois ângulos de 90º, um ângulo () diferente de 
90º 
Triclínico a  b  c Todos os ângulos são diferentes e nenhum 
deles é de 90º 
Hexagonal a1 = a2 = a3  c Dois ângulos de 90º, o ângulo entre a e b tem 
120º 
Romboédrico a = b = c Todos os ângulos são iguais e nenhum deles é 
de 90º 
 
 
CAPÍTULO 4. ESTRUTURA E SISTEMAS CRISTALINOS 
 
Outro parâmetro relevante determinado a partir da estrutura cristalina é o fator 
de empacotamento atômico (FEA), que é a porcentagem da célula unitária ocupada 
por átomos, em oposição ao espaço vazio. O FEA corresponde à fração do espaço 
ocupada por átomos, pressupondo que eles são esferas rígidas dimensionadas de 
forma que toquem, sempre que possível, seu vizinho maispróximo. A Tabela 4.3 
resume os FEAs para as redes comuns. 
𝐹𝐸𝐴 = 
(𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠/𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎)(𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 á𝑡𝑜𝑚𝑜)
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎
 
 
Tabela 4.3 – Fatores de Empacotamento Atômico para Diferentes Tipos de Rede. 
Tipo da Rede Átomos por 
célula 
NC FEA 
CS 1 6 0,52 
CCC 2 8 0,68 
CFC 4 12 0,74 
HC 6 12 0,74 
 
Pode-se calcular a massa específica teórica de um material utilizando as 
propriedades da estrutura cristalina. A fórmula geral é a seguinte: 
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎  =
(𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠/𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎)(𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑡ô𝑚𝑖𝑐𝑎)
(𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎)(𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑜𝑔𝑎𝑑𝑟𝑜)
 
 
Muitas das propriedades são direcionais. Por exemplo, o módulo de elasticidade 
do ferro CCC é muito maior na direção da diagonal do cubo celular do que na direção 
da aresta. Ao contrário, a permeabilidade magnética é maior nesta última direção. 
Embora as direções sejam importantes nos cristais, estamos frequentemente, mais 
interessados em seus planos. Quaisquer das três posições da rede em um cristal 
podem ser usadas para definir um plano, de modo que outro sistema de índices foi 
desenvolvido para identificar o plano em discussão. Os índices de Miller de um plano 
que passe por quaisquer dos três pontos de uma rede são determinados usando um 
procedimento em quatro etapas, que é semelhante àquele usado para achar os índices 
de uma direção. O procedimento para determinar os índices de Miller de um plano é: 
1. Identificar onde o plano intercepta os eixos coordenados x, y e z, em termos do 
número de parâmetros da rede. 
2. Obter o inverso desses três pontos. 
 
 
 
CAPÍTULO 4. ESTRUTURA E SISTEMAS CRISTALINOS 
 
3. Eliminar as frações, mas sem simplificar os resultados. Colocar os resultados 
entre parênteses. 
Nota: Se o plano nunca intercepta um eixo, considera-se que ele o intercepta no infinito. 
Os índices de Miller dos planos têm propriedades especiais, que diferem um 
pouco das propriedades dos índices para direções. Quando se lida com planos: 
• Índices de Miller positivos e índices negativos são idênticos. Por exemplo, (0 1 2) 
= (01̅2̅). 
• Índices de Miller e seus múltiplos são diferentes. Por exemplo, (1 2 3)  (2 4 6). 
 
Existe outra dificuldade em potencial ao se calcular os índices de Miller para um 
plano. Se o plano contém um eixo coordenado, a interseção para aquela direção seria 
zero. Isso resultaria em um índice de Miller indefinido, essencialmente infinito, que não 
pode existir. Afortunadamente, a seleção de um ponto como a origem foi arbitrária. 
Qualquer ponto da rede pode ser colocado como a origem, de modo que podemos 
mover a origem para que a interseção não contenha mais o eixo coordenado. 
Em um dado cristal, os mesmos planos são repetidos muitas vezes. A Figura 5.3 
mostra uma série de planos, todos com os mesmos índices de Miller. Embora esses 
planos sejam réplicas perfeitas, a distância entre eles é importante. A distância entre 
planos repetidos em uma rede é denominada espaçamento interplanar (d). 
 
 
Figura 4.3 – Planos Repetidos em um Cristal. 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4. ESTRUTURA E SISTEMAS CRISTALINOS 
 
4.4 Procedimentos Experimentais 
 
a) Entrar no site www.cimm.com.br e 
http://www.dawgsdk.org/crystal/index.en 
b) Visualizar as estruturas cristalinas utilizando os modelos tridimensionais; 
c) Visualizar o número de átomos para cada estrutura cristalina; 
d) Visualizar o número de coordenação para cada estrutura cristalina; 
e) Visualizar as direções cristalinas e os planos cristalográficos; 
f) Entrar no site 
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/miller_indices/questions.php e resolver as 
questões sobre os planos cristalinos através do jogo on-line. 
 
 
 
http://www.cimm.com.br/
http://www.dawgsdk.org/crystal/index.en
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/miller_indices/questions.php
 
 
5 Metalografia e Microscopia 
 
 
 
 
 
 
5.1 Objetivo 
 
 
• Conhecer as etapas do exame metalográfico no que diz respeito à prepa-
ração da amostra (metal); 
 
• Visualizar em microscópio a microestrutura de algumas amostras de 
aços comerciais; 
 
• Distinguir as microestruturas nas amostras. 
 
 
 
5.2 Material Utilizado 
 
 
• Amostras de aço comerciais (com e sem tratamento térmico); 
 
• Máquina de corte; 
 
• Embutidora a quente 
 
• Máquina de polimento; 
 
• Reagentes químicos; 
 
• Microscópio Óptico (1000x). 
 
 
 
5.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
As propriedades mecânicas, bem como o desempenho em serviço de um 
metal, em especial das ligas, dependem da sua composição química, da 
estrutura cristalina, do histórico de processamento e dos tratamentos térmicos 
realiza-dos. Os tratamentos térmicos podem ser descritos por ciclos de 
aquecimento e resfriamento controlados em material metálico que causam 
modificações na microestrutura do mesmo e por consequência alteram as 
propriedades mecânicas e o comportamento do material quando em serviço. 
 
24
 
 
CAPÍTULO 5. METALOGRAFIA E MICROSCOPIA 
 
Uma amostra contendo cerca de 99, 5% de Ferro, no entanto, as propriedades 
mecânicas podem ser diferentes em função da microestrutura, que por sua 
vez, são alteradas em função do tratamento térmico. A Figura 5.1 ilustra a 
microestrutura do aço 1045 em função do tratamento térmico aplicado ao 
material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1: Microestrutura do aço 1045 temperado (à esquerda) com dureza 58 
HRC, e do aço revenido com dureza 50 HRC. Composição: Fe/C/Mn; Mn máx 
= 0, 040%. 
 
A Metalografia estuda a constituição, a textura, a estrutura dos metais e suas 
ligas e produtos, e seu relacionamento com as propriedades mecânicas, 
físicas, químicas e processos de fabricação. 
 
A microestrutura dos metais pode ser observada em microscópio óptico. 
Porém, para a visualização de diferentes fases, e proporção de fases, é 
necessário preparar a amostra previamente, realizando o exame metalográfico. 
Este consiste de sete etapas: 
 
 
1. Seleção da amostra: Avaliar a região representativa da amostra. 
 
2. Corte Metalográfico: Separar e redimensionar o material para facilitar o 
manuseio. Não deve afetar a microestrutura por aquecimento ou 
deformação excessiva. 
 
3. Embutimento: tornar a amostra de fácil manuseio para o lixamento. Tipos: 
 
A frio (resinas autopolimerizantes, Ex: epóxi, poliéster); A quente (acrílico 
ou baquelite). 
 
4. Lixamento: arredondamento de cantos e eliminação de rugosidade. Ordem 
 
de lixamento: 80, 120, 220, 280, 400, 600 e 1000. Girar 90º. Cuidados: 
materiais de baixa dureza podem deformar sob lixamento. 
 
5. Polimento: obtenção de uma superfície especular (espelhada). Utiliza 
Alumina ou Pasta de Diamante. 
 
 
25 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 5. METALOGRAFIA E MICROSCOPIA 
 
6. Ataque Químico: identificação das fases presentes. É necessário saver 
que reagente reagirá com uma fase específica da amostra. Exige 
conhecimento da amostra. O ataque é diferenciado entre as fases, 
promovendo relevos na superfície e diferentes respostas de reflexão 
dando efeito de cores e tons. O reagente usado depende do tipo de 
material a ser analisado e das fases a identificar. 
7. Visualização e Microscópio Óptico: Resolução 0, 2 µm. É um método de 
fácil preparação, que com uma boa etapa de polimento e ataque 
metalográfico, obtém-se boas imagens com pouco conhecimento de 
microscopia. 
 
 
A Figura 5.2 mostra o diagrama de fases para uma liga de Ferro (Fe) e 
Carbeto de Ferro (Fe3C). Já na Figura 5.3 podemos ver a imagem das 
microestuturas reveladas e vistas através de um microscópio óptico de aços 
com diferentes teores de carbono. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.2: Diagrama de fases para o aço carbono. 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 5. METALOGRAFIA E MICROSCOPIA 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.3: Amostras de aço, de respectivos nomes comerciais: 1010(0,10% 
C), 1020 (0,20% C) e 1038 (0,38% C). 
 
5.4 Procedimentos Experimentais 
 
1. Observar as etapas referentes a preparação de uma amostra para exame 
metalográfico, junto ao técnico. Anotar as informações pertinentes como 
marca do equipamento, tempo de preparação em cada etapa, reagentes 
usados para o exame metalográfico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Observar a microestrutura das amostras no microscópio óptico. Identificar 
as fases diferentes e procurar identificar quais são as fases em destaque. 
 
 
 
 
 
 
 
3. Utilizando o diagrama de fases, identificar as fases presentes nas 
microestruturas das amostras trabalhadas. 
 
 
 
 
 
 
 
4. Determinar a dureza das amostras de aço temperada e revenida; 
correlacionar a mudança na microestrutura com as medidas de dureza. 
Identificar as fases formadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
 
 
6 | Resistividade Elétrica 
 
 
 
 
 
 
6.1 Objetivo 
 
 
• Medir a resistência elétrica R de fios condutores; 
 
• Obter a resistividade elétrica para diferentes materiais; 
 
• Verificar a validade da Lei de Ohm; 
 
• Identificar os materiais elétricos e conhecer suas aplicações; 
 
 
 
6.2 Material Utilizado 
 
 
• Fita métrica; 
 
• Paquímetro; 
 
• Multímetro digital; 
 
• Cabos conectores (tipo “jacaré”); 
 
• Fios metálicos de diferentes materiais e diferentes dimensões; 
 
 
 
6.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
A resistividade elétrica de um material é definida como a razão entre o módulo do 
campo elétrico E e o módulo da densidade de corrente J, ou seja, quanto maior for 
o valor da resistividade, maior será o campo elétrico necessário para produzir uma 
dada densidade de corrente, ou menor será a densidade de corrente gerada por 
um dado campo elétrico. A equação é então escrita como: 
 = 
E 
(6.1) 
J 
 
 
Esta mesma relação pode ser escrita utilizando parâmetros macroscópicos 
que podem ser medidos com instrumentos de laboratório. Para isso usamos a 
 
28 
 
 
CAPÍTULO 6. RESISTIVIDADE ELÉTRICA 
 
resistência elétrica R, a diferença de potencial, ddp (V ) entre as extremidades 
do condutor, e a corrente elétrica i. Temos assim a Lei de Ohm expressa por: 
 
R = 
V 
(6.2) 
i 
 
 
Os materiais metálicos possuem uma grande quantidade de elétrons livres, 
desse modo são considerados bons condutores. A condutividade σ é definida 
como o inverso da resistividade , ou seja: 
 
σ = 
1 
(6.3) 
 
 
 
 
 
 
Os materiais cerâmicos e polímeros não possuem muitos elétrons livres, assim 
são maus condutores, ou seja, isolantes. Possuem alta resistividade quando 
comparados aos metais. A Tabela 3.1 apresenta os valores de resistividade 
para alguns materiais. Devido à grande diferença de resistividade entre 
isolantes e condutores torna-se fácil confinar a corrente elétrica em 
determinados caminhos e assim construir circuitos bem estruturados. 
 
Material Resistividade (.m) 
 
Prata 1, 5x10
−8
 
Cobre 1, 7x10
−8
 
Ouro 2, 4x10
−8
 
Alumínio 2, 8x10
−8
 
Ferro 10x10
−8
 
Aço 1, 6x10
−7
 
 
 
 
Material Resistividade (.m) 
 
Nicromo 1, 1x10
−6
 
Silício Puro 2300 
 
Madeira 10
8
 - 10
11
 
Vidro 10
10
 - 10
14
 
Teflon > 10
13
 
 
Tabela 3.1: Valores de resistividade de materiais a temperatura ambiente (25◦C). 
 
 
De acordo com a Lei de Ohm a resistência elétrica de um fio condutor é dire-
tamente proporcional ao seu comprimento (L), e inversamente proporcional à 
área de sua seção transversal (A). Podemos expressar essa relação através da 
equação: 
R =  
L 
, (6.4) 
A 
 
onde R é a resistência do fio elétrico,  é a resistividade do fio, L o comprimento 
do fio e A a área da seção transversal do fio (seção circular, A = πr²). 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
 
CAPÍTULO 6. RESISTIVIDADE ELÉTRICA 
 
 
6.4 Procedimentos Experimentais 
 
 
1. Sobre a bancada você encontrará um pacote com segmentos de fios de uma 
mesma amostra. Identifique a amostra observando a etiqueta e anote. 
 
 
 
2. Utilizando um paquímetro, faça a medida do diâmetro de apenas um 
segmento de fio (já que todos os segmentos são da mesma amostra). 
Anote o valor medido. (Atenção! A precisão do paquímetro é relevante!) 
 
 
 
 
3. Utilizando uma fita métrica, faça as medidas dos comprimentos L de 
cada segmento de fio. Enumere os segmentos de fios usando o número 
"1“ para o menor comprimento. Anote os valores medidos na Tabela 3.2. 
 
4. Utilizando um multímetro, conecte o cabo vermelho na porta “”, e o cabo 
preto na porta “COM”. Ajuste a chave seletora para medidas de resistência 
(“”), e selecione o valor 200. Faça as medidas e anote-as na Tabela 3.2. 
 
1 2 3 4 
 
L (cm) 
R () 
 
Tabela 3.2: Dados experimentais para obtenção da resistividade. 
 
5. Após a conclusão de todos os procedimentos experimentais, solicite ao 
professor a folha de Atividades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
 
 
 
 
7 | Corrosão e Eletrodeposição 
 
 
 
 
 
 
7.1 Objetivo 
 
 
• Adquirir conhecimentos práticos de reações de oxidação e redução; 
 
• Familiarizar-se com a tabela de potenciais de oxidação dos metais; 
 
• Entendera natureza eletroquímica dos processos de corrosão; 
 
• Utilizar a técnica de eletrodeposição na proteção de materiais metálicos; 
 
• Empregar as Leis de Faraday para o cálculo da massa de metal depositado. 
 
 
 
7.2 Material Utilizado 
 
 
• Placas metálicas; 
 
• Soluções; 
 
• Lixas; 
 
• Placa de petri; 
 
• Fonte; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Fios para conexão. 
 
• Banhos. 
 
 
 
 
 
 
 
7.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
Pode-se definir corrosão como sendo a deterioração de um material, geralmente 
metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a 
esforços mecânicos. Quando isto ocorre, o metal perde suas qualidades 
essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade e ductilidade, tornando-se 
um produto desqualificado. Esse fenômeno assume enorme importância para a 
vida moderna. Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos 
não metálicos presentes no meio, como o O2, S, H2S, CO2, H2O entre outros, 
produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram 
 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
 
extraídos. Portanto, a corrosão corresponde ao inverso dos processos 
metalúrgicos, que é espontânea. 
Existem casos em que os primeiros óxidos formados no processo de corrosão na 
superfície do metal produzem uma camada fina, estável e inerte ao longo de toda a 
superfície que passa a proteger o metal mais interno. Este processo é denominado 
passivação, que pode também ser provocado artificialmente, tornando o metal 
menos corrosivo. 
 
Figura 7.1 – Ciclo dos metais 
 
A reação de um ácido com um metal é, em geral, uma reação redox, na qual o 
ácido é reduzido e o metal é oxidado. Porém, nestas reações a quantidade do 
metal que é oxidado depende das propriedades do metal e do potencial de redução 
do ácido. 
Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) 
 
EºR = Eºanodo-Eºcatodo 
 
 
A eletrodeposição é a deposição eletrolítica de um filme fino de metal sobre um 
objeto. O objeto a ser recoberto constitui o catodo, e o eletrólito é uma solução aquosa 
do sal da qual é retirado o metal a ser depositado. O metal é depositado no catodo pela 
redução dos íons na solução do eletrólito. Estes cátions são fornecidos pelo sal 
adicionado pela oxidação do anodo que é feito do metal de deposição. 
 
 
 
 
 
32 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
 
Figura 7.2 – Mecanismo da eletrodeposição metálica 
 
Michael Faraday (1791-1867), em 1833, foi o primeiro a mostrarr que há uma 
relação quantitativa entre as quantidades de substancias que reagem no catodo e no 
anodo de uma célula galvânica (ou eletrolítica), e a carga elétrica total que passa 
através da célula. Esta observação é a essência da lei de Faraday que estabelece que: 
Em qualquer célula, a massa de uma dadasubstância que é produzida ou 
consumida em um eletrodo é proporcional à quantidade de carga elétrica que 
passa através da célula. 
Em sua homenagem os cientistas definiram a Constante de Faraday, 96485,31 
C/mol, como a carga transportada por 1 mol de elétrons. 
A corrente que passa através de uma célula de eletrólise e o tempo em que ela flui 
são facilmente medidos com modernos instrumentos. A carga que passa através da 
célula pode ser obtida multiplicando-se a corrente (àmperes) pelo tempo (segundos). 
Carga elétrica (C) = corrente (A) x tempo (s) 
Conhecendo a carga, e usando a constante de Faraday como um fator de 
conversão, o número de mols de elétrons que passaram através da célula podem ser 
calculados. 
Nº mols elétrons = corrente (A) x tempo (s) 
96485 C/mol 
O cálculo da quantidade de produto formado por uma quantidade de carga elétrica 
está baseado na Lei de Faraday da eletrólise. 
33 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
O número de mols do produto formado por uma corrente elétrica é 
estequiometricamente equivalente ao número de mos de elétrons fornecidos. 
Tratamento de uma superfície metálica 
1- Preparação das peças: tem por objetivo deixar a superfície metálica 
completamente isenta de óleos, graxas, ferrugem, resíduos de produtos de 
corrosão, resíduos de grafite proveniente de laminações, gorduras e sujidades 
das mãos. Esta operação envolve polimento com lixa, desengraxe alcalino, 
lavagem, decapagem e nova lavagem. 
2- Desengraxe alcalino: tem por finalidade remover graxas, óleos e outras 
sujidades da superfície metálica. Os banhos desengraxantes combinam a ação 
de diversos compostos alcalinos como hidróxidos, carbonatos, silicatos, 
trifosfatos e pirofosfatos, que são misturados com agentes tensoativos e 
sabões. Diferentemente dos solventes, que dissolvem a sujeira, os 
desengraxantes alcalinos suspendem ou emulsificam a sujeira da superfície das 
peças, podendo reagir com a sujeira para formar sabões solúveis em água. 
Observe-se que um desengraxe ineficiente impede uma boa decapagem. Após 
o dessengraxe é recomendada uma lavagem das peças para evitar o arraste 
dos produtos alcalinos do desengraxe e um consequente consumo 
desnecessário do decapante acido. 
3- Decapagem: objetiva remover da superfície metálica, a camada de ferrugem 
(desoxidação) e resíduos de óxidos inorgânicos proveniente da laminação ou 
de operações de solda. Os decapantes utilizados são ácidos minerais como 
acido clorídrico, ou acido sulfúrico. Muitas instalações galvânicas usam o acido 
clorídrico para a decapagem ou a simples neutralização, devido a sua eficiência 
na remoção de carepas a temperatura ambiente. O HCl atua por dissolução dos 
óxidos, formando cloreto ferroso em solução. Os tanques de decapagem são 
construídos em aço carbono revestido com resinas poliméricas reforçadas com 
fibra de vidro. Novamente, a lavagem das peças tem por finalidade evitar o 
arraste de acido para o banho seguinte. 
4- Eletrodeposição de zinco: A solução do banho para eletrodeposição deve 
conter um sal do metal que se deposita na superficie das peças. Os banhos 
alcalinos cianídricos para a zincagem conteêm: 
Oxido de zinco (ZnO), cuja função é fornecer o zinco que a solução necessita. 
Cianeto de sódio (NaCN), evita a passivação dos anodos. 
 
34 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
Hidróxido de sódio (NaOH), mantém a condutividade do banho, auxilia a 
dissolução dos anodos, auxilia a obtenção do brilho e favorece a aderência do 
metal. 
Aditivos abrilhantadores, produzem peças com acabamento brilhante, 
melhorando sensivelmente a aparência das peças. 
Os anodos são constituídos de tarugos de zinco de alta pureza. 
5. Acabamento das peças: A importância do acabamento se deve ao fato 
dos recobrimentos apresentarem uma certa porosidade superficial, que se 
constituirão em áreas anódicas altamente ativas, influenciando na qualidade da 
proteção oferecida pela eletrodeposição. Este acabamento consiste basicamente 
em se tratar a superfície, logo após a zincagem, com imersão em solução de 
acido crômico, H3CrO4. Sua ação consiste na redução da porosidade e na 
passivação da camada de zinco. O acabamento consiste na imersão da peça 
com acido nítrico, HNO3 1,5%, seguida de lavagem da peça e imersão na 
solução de acido crômico 12% (cromatização). A peça zincada adquire então 
uma aparência dourada. A cromatização ocasiona a formação de uma película 
fina e aderente de cromato de zinco, ZnCrO4, fazendo com que estes materiais 
funcionem como áreas catódicas, isto é, áreas protegidas, que não sofrem 
corrosão. 
 
 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
 
Tabela 7.1 – Valores do potencial padrão de eletrodo de metal a 25 ºC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
CAPÍTULO 7. CORROSÃO E ELETRODEPOSIÇÃO 
 
 
7.4 Procedimentos Experimentais 
 
 
Corrosão 
a) Limpe a superfície do metal com uma lixa; 
b) Introduza o metal na solução; 
c) Observe os sistemas durante 2 (dois) minutos e anote os resultados; 
 
Eletrodeposição 
1. Preparação da Peça 
a) Aqueça o banho desengraxante a aproximadamente 60ºC; 
b) Prenda a peça no gancho metálico; 
c) Mergulhe a peça durante 2 minutos no banho desengraxante; 
d) Lave a peça mergulhando-a em água por 1 minuto. A partir desse momento 
a peça deve ser manuseada através do gancho. 
e) Mergulhe a peça durante 1 minuto no banho decapante; 
f) Lave a peça mergulhando-a em água por 1 minuto; 
g) Seque a peça com o secador; 
h) Pese em balança analítica e anote o peso inicial. 
 
2. Zincagem da Peça 
a) Pendure a peça no barramento central (catodo, polo negativo) do banho 
eletrolítico; 
b) Ligue o fio preto ao polo negativo da fonte de corrente contínua; 
c) Ligue o fio vermelho ao polo positivo da fonte de corrente contínua; 
d) Anote o tempo inicial, a voltagem e a corrente; 
e) A cada 5 minutos, faça uma nova leitura; 
f) Após 15 minutos, remova a peça do banho eletrolítico e lave a peça 
mergulhando-a em água por 1 minuto; 
g) Seque a peça com um secador; 
h) Pese em balança analítica e anote o peso final. 
 
3. Acabamento da peça 
a) Mergulhe a peça por 5 segundos no banho pré-abrilhantador (HNO3, 1,5%); 
b) Lave a peça mergulhando-a em água por 1 minuto; 
c) Mergulhe a peça por 5 segundos no banho cromatizante; 
d) Lave a peça mergulhando-a em água por 30 segundos; 
e) Seque a peça com um secador. 
 
 
 
37 
 
 
 
 
 
8 | Refração da Luz 
 
 
 
 
 
 
8.1 Objetivo 
 
 
• Verificar as leis de reflexão e refração; 
 
• Obter o índice de refração de um material. 
 
 
 
8.2 Material Utilizado 
 
 
• Laser; 
 
• Disco graduado; 
 
• Dioptros de materiais diferentes. 
 
 
 
8.3 Fundamentos Teóricos 
 
 
 
Lei da reflexão 
 
 
Quando um raio de luz incide sobre uma superfície de separação entre dois 
meios ópticos, formando um ângulo 1 com a normal à superfície, ele se reflete 
formando um ângulo 1’, também normal à superfície, tal que: 
 
1 = 1’ (8.1) 
 
 
 
Lei da refração 
 
 
Quando um raio de luz incide sobre uma superfície de separação de dois meios 
ópticos, formando um ângulo 1 com a normal à superfície, ele passa ao segundo 
 
38 
 
 
CAPÍTULO 8. REFRAÇÃO DA LUZ 
 
meio (processo de refração) formando um ângulo 2, tal que: 
 
 
 
 
 
 
 
n1 sin 1 = n2 sin 2 (8.2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reflexão interna total 
 
 
Como consequência do fenômeno de refração, quando um raio de luz passa 
de um meio opticamente mais denso (maior n) a outro menos denso (menor n), 
o raio se afasta da normal, podendo-se produzir o chamado processo de 
reflexão total. Isso acontece quando: 
 
2 = 90
◦
 e 1 = c 
 
Nesta situação n1.sin 1 = n2, e portanto: 
 
sin 1 = 
n2 
(8.3) 
n1 
 
 
 
 
8.4 Procedimentos Experimentais 
 
 
1. Fixe o dioptro de acrílico no disco, em forma de meio círculo, conforme a 
Figura 8.1; Coloque o cilindro centradosobre o disco graduado, de forma 
que a superfície plana coincida com o diâmetro do disco, e faça o feixe 
de luz paralela incidir sobre o centro dessa superfície plana. Você 
observará os feixes incidentes, refletidos e refratados. 
 
2. Escolha três ângulos de incidência 1 com o raio incidente à direita da 
normal à superfície no ponto de incidência. Para cada 1 escolhido faça a 
medida dos correspondentes ângulos de reflexão 1’ e de refração 2. 
Preencha a Tabela 8.1 
 
 
 
39 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 8. REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8.1: Posicionamento do disco graduado. 
 
Medidas 1 1’ 2 
 
1 
 
2 
 
3 
 
Tabela 8.1: Ângulos de incidência, reflexão e refração, para o raio luminoso 
incidindo na superfície plana do dioptro. 
 
3. Repita o procedimento para a luz incidindo na superfície curva do disco. 
Determine para cada valor de 1 os valores correspondentes de 1’ e 2. 
Repita o procedimento 3 vezes. Preencha a Tabela 5.2 
 
Medidas 1 1’ 2 
 
1 
 
2 
 
3 
 
Tabela 8.2: Ângulos de incidência, reflexão e refração, para o raio luminoso 
incidindo na superfície curva do dioptro. 
 
4. Registre o ângulo crítico c para o qual ocorre a reflexão total da luz.