1) O óxido de magnésio (MgO) é um material cerâmico que apresenta a estrutura cristalina do cloreto de sódio (NaCl). Os raios iônicos do Mg2+ e do O2- são, respectivamente, 0,078 nm e 0,132 nm. As massas atômicas do Mg e do O são, respectivamente, 24,31 g/mol e 16,00 g/mol. Calcule o seu fator de empacotamento iônico.
Para calcular o fator de empacotamento iônico (FEI), é necessário conhecer a estrutura cristalina do composto. No caso do óxido de magnésio (MgO), que apresenta a estrutura cristalina do cloreto de sódio (NaCl), a célula unitária é cúbica de face centrada (CFC). O número de íons presentes na célula unitária é dado por: Z = 4 (átomos nos vértices) + 4 (átomos nos centros das faces) = 8 O raio do cátion (Mg2+) é de 0,078 nm e o raio do ânion (O2-) é de 0,132 nm. O parâmetro de rede (a) é dado pela soma dos raios iônicos multiplicada pela constante de Avogadro (NA): a = (2 x raio do cátion + 2 x raio do ânion) x NA = (2 x 0,078 + 2 x 0,132) x 6,022 x 1023 = 0,421 nm O volume da célula unitária é dado por: V = a3 / 4 = (0,421 x 10-7)3 / 4 = 7,05 x 10-24 cm3 O volume ocupado pelos íons é dado por: Víons = Z x Vátomo Onde Vátomo é o volume ocupado por um átomo na célula unitária. Para a estrutura CFC, Vátomo é dado por: Vátomo = (4/3) x π x raio3 Para o cátion Mg2+: Vátomo = (4/3) x π x (0,078/2)3 = 0,000143 cm3/mol Para o ânion O2-: Vátomo = (4/3) x π x (0,132/2)3 = 0,000524 cm3/mol Substituindo na equação de Víons: Víons = 8 x (0,000143 + 0,000524) = 0,00454 cm3/mol O fator de empacotamento iônico é dado por: FEI = Víons / Vcélula Onde Vcélula é o volume da célula unitária. Substituindo os valores: FEI = 0,00454 / (0,421 x 10-7)3 = 0,740 Portanto, o fator de empacotamento iônico do óxido de magnésio é de 0,740.
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Materiais de Construção Mecânica
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