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1 NOME DO CANDIDATO: DATA: 10 DE MAIO DE 2019, HORAS: 18:00-22:00 PERGUNTAS PROVA ESCRITA No ano de 2019 está sendo comemorado o Ano Internacional da Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Reconhecida internacionalmente como um instrumento que facilita o estudo da química, seja entre estudantes ou profissionais, a tabela periódica dos elementos criada pelo cientista russo Dimitri Ivanovich Mendeleev completa 150 anos com direito a um ano inteiro internacionalmente destinado a ela. A tabela periódica é o alfabeto da química que, por sua vez, é o alfabeto da vida. Todas as ciências têm seus heróis. A biologia tem Darwin, a física tem Einstein, e a química, entre outros, Mendeleev, que é um dos mais importantes. ( 1- A partir da organização dos elementos químicos na tabela periódica foi possível prever características como propriedades químicas e físicas semelhantes, prever o comportamento dos metais, não metais, reatividade, etc. Acerca desse assunto, assinale a opção incorreta. a) Na classificação periódica, os elementos Ca (cálcio, Z = 20), Br (bromo, Z = 35) e S (enxofre) são conhecidos, respectivamente, como sendo das famílias dos metais alcalino-terrosos, halogênios e calcogênios. b) O grupo 18 da tabela periódica está associado à estabilidade quanto à configuração eletrônica de um átomo que lhe permite uma estabilidade é dada pelo preenchimento total de sua camada de valência, quando esta possuir somente os subníveis s e p. c) O raio atômico de um determinado átomo cresce nas famílias (ou grupos) no sentido em que cresce o número atômico e, nos períodos, no sentido em que decresce o número atômico. d) Nas famílias e nos períodos da tabela periódica, a energia de ionização aumenta conforme diminui o raio atômico, pois, quanto menor o tamanho do átomo, maior a atração do núcleo pela eletrosfera e, portanto, mais difícil retirar o elétron. e) Os Metais representam cerca de 11% da tabela periódica. Têm como principal característica a eletronegatividade (tendência a recebe elétrons). Em geral apresentam quatro ou mais elétrons na última camada. Assim, possuem tendência para receber elétrons (redução), tornando-se íons negativos (ânions). 2-Dentre as propriedades das substâncias e dos materiais de interesse da Química envolvendo características muito importantes como as propriedades, constituição e transformações dos diversos tipos de materiais, podemos citar os materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos, amplamente utilizados nos dias de hoje. Acerca desse assunto e sabendo que Z(H) = 1; Z(C) = 6; Z(O) = 8; Z(CR) = 17; Z(Ca) = 20, assinale a opção incorreta. a) A ligação química formada entre átomos de cálcio e oxigênio é predominantemente iônica. b) Diferentemente do que ocorre com materiais metálicos e cerâmicos, a temperatura de fusão dos polímeros é determinada por ligações primárias covalentes e não por ligações secundárias fracas, como ligações de Van der Waals e pontes de hidrogênio. c) A ligação carbono-cloro tem energia menor que as ligações carbono-carbono e carbono-hidrogênio. Por essa razão, durante a degradação do policloreto de vinila (PVC), ocorre a liberação de ácido clorídrico (HCR) devido à quebra da ligação carbono-cloro.

2 d) O módulo de elasticidade do silício metálico (Si) é menor que o da sílica (SiO2), devido à mais alta energia das ligações presentes neste composto. e) O elemento químico cobre é encontrado na natureza na forma de óxido de cobre, dado que a ligação química iônica é mais estável que a ligação metálica. As propriedades dos materiais não dependem unicamente do seu tipo de ligação química. Outros fatores como a polaridade, a massa molar e o tipo de forças intermoleculares entre suas moléculas, átomos ou partículas, também são muito importantes. Com base nos dados acima, responda as questões abaixo: 3- Considere os materiais: SiC (cerâmico), PVC (polímero policloreto de vinila) e liga metálica de Titânio. a) Materiais cerâmicos exibem NULA combinação de ligações com caráter iônico e covalente e o tipo de estrutura cristalina depende da quantidade dessas ligações. Marque a alternativa incorreta b) A ligação metálica na liga de titânio (Ti) é constituída de núcleos positivamente carregados (os núcleos atômicos rodeados pelos elétrons das camadas internas) que são rodeados por um mar de elétrons livres para se mover por todo o material. São justamente estes elétrons que fazem a ligação de toda a estrutura. c) Toda ligação iônica há a presença de íons com excesso de cargas elétricas opostas, essas ligações sempre terão caráter apolar. d) Os materiais cerâmicos são materiais inorgânicos, não metálicos, formados por elementos metálicos e não metálicos ligados quimicamente entre si, fundamentalmente por ligações iônicas e/ou covalentes. e) O policloreto de vinila é caracterizado por possuir ligações intramoleculares covalentes. 4- Em uma análise laboratorial, um químico identificou para um certo material as seguintes propriedades: Alta temperatura de fusão e ebulição Boa condutividade elétrica em solução aquosa Mau condutor de eletricidade no estado sólido A partir das propriedades exibidas por esse material, assinale a alternativa que indica o tipo de ligação predominante no mesmo: a) metálica b) covalente c) dipolo induzido d) iônica c) Ponte de Hidrogênio 5- Considerando as curvas de força e de energia de ligação apresentadas abaixo, a distância de ligação do KCl estimada será de: a) 0,28 nm b) 0,30 nm c) 0,23 nm d) 0,32nm e) 0,34 nm

3 O mineral Halita, composto quimicamente por NaCl e conhecido como sal de cozinha, é explorado desde a Idade do Bronze e sua principal utilização é como suplemento alimentar e conservação de alimentos. Produzir sal é uma atividade mundial e de considerada importância econômica. Com base nos dados acima, responda as questões abaixo: 6. Qual o tipo de ligação química presente no mineral Halita? a) Ligação Covalente; b) Ligação Metálica; c) Ligação Iônica; d) Ligação de Van der Waals; e) Ligação de Hidrogênio. 7. O átomo do elemento químico Na (Z=11) possui a seguinte configuração eletrônica: a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ; b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ; c) 1s 2 2s 2 3s 1 2p 6 ; d) 1s 2 2s 2 3p 6 3s 1 ; e) 1s 2 2s 2 3s 2 2p Quantos elétrons de valência apresenta o átomo de Cloro (Z=17)? a) 1; b) 2; c) 3; d) 5; e) 7.

4 9. O átomo de Cloro (Z=17) está classificado na Tabela Periódica como: a) Gás nobre; b) Metal alcalino; c) Metal alcalino terroso; d) Halogênio; e) Metal de transição. 10. Dos compostos abaixo, qual NÃO realiza o mesmo tipo de ligação do NaCl? a) SiC; b) MgCl 2 ; c) KBr; d) CaO; e) K 2 O. 11. A energia, sendo h a constante de Planck (4,14*10-15 ev.s) e c a velocidade da luz (3*10 18 Å/s). Um elétron absorve a energia de um fóton de luz ultravioleta (λ=2768 Å). Quantos ev foram absorvidos. Marque é a resposta certa? a) 448 ev b) 4,48 ev c) 0,448 ev d) 4480 ev e) 44,8 ev 12. Qual é a relação mínima entre os raios r/r da figura a seguir: Para um numero de coordenação de seis. Marque a relação r/r certa: (Considerar ) a) r/r = 414 b) r/r = 41,4 c) r/r = 4,14 d) r/r = 0,414 e) r/r = 0,0414

5 13. Os cristais apresentam diversas imperfeições no reticulado, influenciando as características dos materiais. Imperfeições de reticulados cristalinos são encontradas na maior parte dos cristais, assim há: Defeitos pontuais; Defeitos de linha e Imperfeições de fronteira. O tipo mais comum do defeito de linha, no interior de um cristal é uma discordância. Essas discordâncias são mostradas na figura a seguir: Pode-se afirmar que essas discordâncias são (marque a opção certa): a) Discordância em Cunha, Discordância Intersticial, Discordância mista. b) Discordância em Cunha, Discordância Helicoidal, Discordância Intersticial. c) Discordância Intersticial, Discordância Helicoidal, Discordância mista. d) Discordância em Cunha, Discordância Helicoidal, Discordância mista. e) Discordância em Cunha, Discordância Helicoidal, Discordância mista, Discordância Intersticial. 14. Uma fase pode ser considerada como uma parte estruturalmente homogênea de um sistema material. Isso significa que cada fase de um material possui seu próprio arranjo atômico. Uma fase cristalina tem um arranjo atômico definido, com uma estrutura repetitiva que se estende por muitas distâncias atômicas. Uma fase amorfa tem apenas ordem em pequenas distâncias. Como as fases amorfas não tem ordem em grandes distâncias, seus arranjos atômicos são menos definidos e permitem maiores diferenças na composição que as fases cristalinas. Entretanto, essa flexibilidade reduz o número de possíveis fases amorfas que podem coexistir em um material. Alguns materiais cristalinos e amorfos são: I) gelo; II) água; III) Caulinita; IV) óleo; V) mercúrio; VI) vidro Pode-se afirmar que fases amorfas são: a) I, II, III, IV b) II, III, IV, V c) I, III, IV, V d) II, IV, V, VI e) III, IV, V, VI

6 15. A facilidade com que o material pode ser dobrado, prensado, estampado ou forjado sem prejuízos à sua integridade física sob vários aspectos metalúrgicos, mecânicos, visuais e dimensionais é definida como CONFORMABILIDADE. Sabe-se, ainda, que os processos de conformação mecânicos por deformação plástica são aqueles em que as solicitações mecânicas que provocam as correspondentes deformações são aplicadas na região: (a) Elástica do diagrama tensão versus deformação, uma vez que a deformação nessa zona é permanente. (b) De movimento de discordância do diagrama tensão versus deformação, uma vez que a deformação nessa região é permanente. (c) De estricção do diagrama tensão versus deformação, a qual conduz o material a ruptura (d) Região elástica do diagrama tensão versus deformação, uma vez que a deformação nesta zona é eliminada quando as solicitações mecânicas são removidas. (e) Região de escoamento, pois é nessa região que se observa a tensão máxima do diagrama. 16. Alguns metais, usados comercialmente em aplicações de engenharia, são puros e outros são soluções sólidas. Das fases metálicas a seguir: I. cobre é usado em condutores elétricos e com camada de zinco em aços galvanizados; II. alumínio usado em utensílios domésticos contêm apenas teores mínimos de outros elementos. Em outros casos, temos o; III. latão (cobre e zinco); IV. monel (cobre e níquel); V. bronze (estanho e cobre). Quais correspondem a soluções sólidas: a) II, III, IV b) I, II, V c) I, II, III d) III, IV, V e) II, IV, V 17. Os diagramas Tensão x Deformação ( x ), mostrado na Figura a seguir, representam esquematicamente os comportamentos mecânicos de quatro tipos de materiais (A, B, C e D). Portanto, uma análise mecânica aos respectivos diagramas é possível sugerir que esses materiais são respectivamente:

7 (a) Cerâmico, metal, polímero e elastômero. (b) Metal, cerâmico, polímero e elastômero. (c) Cerâmico, metal, elastômero e polímero. (d) Metal, polímero, cerâmico e elastômero. (e) Polímero, metal, cerâmico e elastômero. O comportamento mecânico de três materiais metálicos (A, B e C) é representado pelos seus diagramas x, conforme Figura abaixo. Marque as alternativas corretas para as questões de 18 a 20. Fonte:

8 18. Sabe-se que estruturas cristalinas mais compactas conferem aos metais melhor capacidade para se deformarem plasticamente. Considerando somente o fator de empacotamento atômico das estruturais dos metais, é possível dizer que: (a) O metal A apresenta uma zona plástica maior que os metais B e C, por isso é o mais rígido que os demais. (b) O metal C apresenta uma zona plástica maior que os metais B e A, por isso sua ductilidade é maior que as dos demais. (c) O metal B apresenta uma zona plástica maior que os metais C e A, pelo fato de apresentar maior limite de proporcionalidade. (d) O metal C apresenta uma zona plástica maior que os metais B e A, no entanto, o mesmo apresenta menor ductilidade. (e) O metal A apresenta uma zona plástica maior que os metais B e C, devido o mesmo ser mais dúctil que os demais. 19. Quanto ao módulo de elasticidade (E) dos metais A, B e C, é possível afirmar que E A, E B e E C, representam corretamente a seguinte sequência: (a) E A < E B e E C (b) E C > E B > E A (c) E A > E B > E C (d) E A = E B > E C (e) E C > E B > E A 20. Se os ponto tracejados (verticais) nas respectivas curvas x, representam a deformação máxima sofrida pelos metais A, B e C até a ruptura durante o ensaio de tração, e os valores de A, B e C são respectivamente 0,07, 0,18 e 0,23, com comprimentos inicial para todos os materiais igual a l o. Podese estimar que o comprimento final (l f ) dos corpos-de-prova desses metais são, respectivamente: (a) 1,23lo, 1,18lo e 1,07lo (b) 1,23lo, 1,07lo e 1,18lo (c) 1,07lo, 1,18lo e 1,23lo (d) 1,07lo, 1,18lo e 1,23lo (e) 1,18lo, 1,23lo e 1,07lo 21. Tomando por base as energias livres de formação dos óxidos, apresentadas no diagrama de Ellingham da figura abaixo, marque a alternativa correta:

9 (a) A 400 C o Ferro (Fe) apresenta MENOR tendência de formação de óxido em relação ao Cobre (Cu). (b) A 400 C o Zinco (Zn) apresenta MAIOR tendência para oxidar quando comparado ao Cromo (Cr). (c) Para qualquer temperatura apresentada no diagrama acima (0 C a 2000 C), o Alumínio (Al) apresenta MAIOR tendência para a formação de óxido quando comparado ao Ferro (Fe). (d) Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Alumínio (Al) e Titânio (Ti) são os metais que apresentam as MENORES tendências para a formação de óxidos. (e) A 400 C o Cobre (Cu) é o metal com MAIOR tendência para a formação de óxido. 22. Recuperação e recristalização são mecanismos metalúrgicos de alívio de tensões dos materiais. A respeito desses dois mecanismos é CORRETO afirmar: (a) Recuperação é o mecanismo de alívio de tensão em que parte das discordâncias se deslocam livremente, sem, no entanto, provocar alterações visíveis nos grãos deformados. (b) Na recristalização, o material sofre alívio de tensão, sem, no entanto, haver qualquer tipo de efeito sobre os seus grãos. (c) Recuperação e recristalização não são afetadas pela temperatura em que o material está submetido. (d) Quanto maior a temperatura, menor a tendência de induzir a recuperação e a recristalização dos materiais. (e) Primeiro o material sofre recristalização para depois sofrer recuperação.

10 23. Assinale a alternativa CORRETA. Do ponto de vista termodinâmico, um sistema material pode apresentar-se em três estados de equilíbrio, que são: (a) Equilíbrio instável; Equilíbrio estável; Equilíbrio totalmente estável. (b) Equilíbrio instável; Equilíbrio metaestável; Equilíbrio estável. (c) Equilíbrio parcialmente estável; Equilíbrio estável; Equilíbrio totalmente estável. (d) Equilíbrio metaestável; Equilíbrio parcialmente estável; Equilíbrio estável. (e) Equilíbrio metaestável; Equilíbrio estável; Equilíbrio totalmente estável. 24. Sobre as transformações de fases em materiais metálicos é CORRETO afirmar: (a) As transformações de fases em materiais metálicos ocorrem apenas de uma fase do estado líquido para uma fase do estado sólido, ou vice-versa. (b) Só há transformação de fase se a energia livre da fase inicial for MENOR do que a energia livre da fase final. (c) Em materiais metálicos, durante as transformações de fases no estado sólido os átomos se deslocam entre as estruturas cristalinas do material através de fenômenos convectivos de movimentação de massa, promovendo o rearranjo da rede cristalina. (d) Os tratamentos térmicos empregados nos materiais metálicos somente são possíveis devido às transformações de fases no estado sólido. (e) Quando um material metálico sofre uma transformação de fase do estado líquido para o sólido, os átomos se rearranjam migrando de uma estrutura cristalina para uma estrutura amorfa. 25. Em uma curva Tensão x Deformação obtida em um ensaio de tração, por exemplo, depois de ultrapassado o limite de escoamento, o material entre no campo plástico de deformação, em que as discordâncias se deslocarão até que uma barreira macro/microestrutural impeça a sua movimentação, provocando o aumento da rigidez do material. A esse fenômeno metalúrgico de aumento da rigidez do material, dá-se o nome: (a) Envelhecimento (b) Endurecimento por precipitação (c) Solubilização (d) Têmpera (e) Encruamento 26. O gráfico mostrado abaixo foi obtido do ensaio de tração dos materiais (A) e (B). Sobre o comportamento Tensão x Deformação que se pode observar nas curvas mostradas para os dois materiais ensaiados, é CORRETO afirmar: a) O material (A) apresenta Módulo de Elasticidade inferior ao módulo do material (B), porém menor capacidade de deformação total; b) O Módulo de Resiliência do material do material (A) é superior ao Módulo de Resiliência do material (B), assim como o Limite de Proporcionalidade (em tensão) de (A) é superior ao Limite de Proporcionalidade do material (B);

11 c) o material (A) apresenta Módulo de Tenacidade, Limite de Resistência à Tração e deformação máxima superiores às propriedades correspondentes apresentadas pelo material (B); d) o material (A) apresenta comportamento eminentemente frágil, por apresentar ausência de deformação plástica em sua curva Tensão x Deformação, enquanto o material (B) apresenta comportamento dúctil; e) ambas as curvas, (A) e (B), são típicas de materiais frágeis, caracterizadas pela ausência de patamar de escoamento e ausência de deformação plástica aparente, como observado no comportamento Tensão x Deformação dos dois materiais apresentados. Tensão (A) (B) Deformação 27. Um corpo de prova submetido a um ensaio de tração uniaxial apresentava um comprimento inicial na área útil de 80 mm. Após a realização do ensaio, verificou-se que o comprimento final do corpo de prova era de 120 mm. Baseado nestes dados é possível afirmar que: a) o corpo de prova apresentou ao final do ensaio uma deformação convencional total de 40%, com alongamento de 120 mm; b) o material sofreu um alongamento final de 40 mm, o que representa uma deformação convencional global de 40%; c) o alongamento total sofrido pelo material foi de 50%, com uma deformação convencional ao longo do ensaio de 0,40; d) a deformação convencional final apresentada pelo corpo de prova foi de 0,50 com um total de 40 mm de alongamento no decorrer do ensaio; e) o alongamento e a deformação convencional ao longo do ensaio foram de 40%, ao final do processo de tração. 28 O Limite de Escoamento é a máxima tensão atingida na região de escoamento de materiais que apresentam este comportamento, como os metais, contudo, nem sempre é possível determinar este limite ao longo do ensaio de tração. No caso dos aços e suas ligas em geral, quando o Limite de Escoamento não estiver claro em uma curva Tensão x Deformação de engenharia, é possível defini-lo: a) construindo, a partir da curva obtida, uma reta paralela à região linear elástica da curva, partindo de uma deformação de 0,002 (ou 0,2%), definindo a intersecção da reta paralela com a curva tensão-deformação, projetada no eixo das tensões, como o Limite de Escoamento; b) permitindo, ao longo do ensaio, a formação da histerese mecânica, que consiste no registro da área da seção transversal instantânea ao longo do ensaio, usada depois para recalcular as tensões ao longo do processo de tração; c) construindo, a partir da curva obtida, uma reta perpendicular ao eixo das deformações, partindo da deformação de 0,002 (ou 0,2%), projetando-a até a intersecção com a curva Tensão-deformação;

12 Tensão (MPa) d) registrando a curva tensão-deformação até a região de deformação plástica do material, descarregando-o totalmente e recarregando-o novamente até o final do ensaio, permitindo a formação da histerese mecânica. O ponto de intersecção entre as curvas antes e após o descarregamento define o limite de escoamento; e) construindo, a partir da curva obtida, uma reta paralela à região elasto-plástica da curva, partindo de uma deformação de 0,002 (ou 0,2%) até a intersecção da reta paralela com a curva tensão-deformação. 29. A curva tensão-deformação de engenharia (convencional) representa todo o comportamento obtido do corpo de prova sob análise durante a realização do ensaio de tração. Sobre esta curva, é CORRETO afirmar: a) o Módulo de Tenacidade pode ser obtido do cálculo da área sob a curva tensão-deformação, considerado da origem até o patamar de escoamento apresentado pelo material durante o ensaio; b) a quantificação do Módulo de Resiliência é dada pela área sob a curva tensão-deformação, calculada da origem até o limite de máxima deformação do material; c) o Módulo de Elasticidade de um material pode ser obtido da curva tensão-deformação, sendo determinado pelo quociente da tensão convencional pela deformação convencional na região elastoplástica do diagrama; d) quando perceptível na curva tensão-deformação, o escoamento se caracteriza por um aumento relativamente grande na tensão, acompanhado por uma pequena variação de deformação; e) a curva tensão-deformação convencional não apresenta uma informação real das características de tensão e deformação do material, porque se baseia inteiramente nas dimensões originais do corpo de prova; 30. As áreas 1, 2, 3 e 4 delimitadas sobre o diagrama tensão-deformação obtido no ensaio de tração mostradas abaixo, representam respectivamente as regiões de: a) comportamento elástico; deslizamento de discordâncias; encruamento uniforme; encruamento não uniforme; b) comportamento plástico; limite de proporcionalidade; encruamento não uniforme; encruamento uniforme; c) comportamento elástico; limite de proporcionalidade; encruamento uniforme; deformação máxima; d) limite de proporcionalidade; deslizamento de discordâncias, encruamento uniforme; encruamento não uniforme; e) comportamento elástico; comportamento plástico; encruamento não uniforme; encruamento uniforme ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 Deformação (mm/mm)