Metais. Grande número de entidades iguais mantidas coesas em um retículo cristalino.

Transcrição

1 Ligações Metálicas

2 Grande número de entidades iguais mantidas coesas em um retículo cristalino. Metais Não pode ser explicado pela teoria das ligações covalentes o arranjo dos metais não segue o padrão geométrico das ligações covalentes os metais se arranjam em retículos cristalinos. Não pode ser explicado pela teoria das ligações iônicas não existe atração eletrostática entre íons com cargas opostas.

3 Ligação metálica É o tipo de ligação que ocorre entre os átomos de metais. Quando muitos destes átomos estão juntos num cristal metálico, estes perdem seus elétrons da última camada. Forma-se, então, uma rede ordenada de íons positivos mergulhada num mar de elétrons em movimento aleatório. Se aplicarmos um campo elétrico a um metal, orientamos o movimento dos elétrons numa direção preferencial, ou seja, geramos uma corrente elétrica

4 Quando aplica-se uma voltagem elétrica a um metal, os elétrons no mar de elétrons podem se mover facilmente e transportar uma corrente.

5 Metais Grande número de entidades iguais mantidas coesas em um retículo cristalino.

6 O modelo do mar de elétrons Os elétrons de valência não estão ligados aos átomos, mas deslocalizados por todo o retículo, movendo-se em todas as direções e sendo compartilhados por todos os cátions com igual probabilidade.

7 Modelo Mar de Elétrons Retículo de esferas rígidas (cátions) mantidos coesos por elétrons que podem se mover livremente elétrons livres ( mar de elétrons ). Elétrons mais externos se encontram muito longe do núcleo. Os metais possuem baixa energia de ionização tornam-se cátions facilmente. A força de coesão seria resultante da atração entre os cátions no reticulado e a nuvem eletrônica.

8 Principais características e propriedades das ligações metálicas São não direcionais atração eletrostática. Força da ligação metálica depende da carga dos cátions Brilho metálico interação dos elétrons do metal com os diversos comprimentos de onda incidentes (quase todas as transições são permitidas).

9 Principais características e propriedades das ligações metálicas Condução da energia elétrica elétrons são promovidos a níveis energéticos mais elevados que estão disponíveis (vazios). Condução de energia térmica: Elétrons deslocalizados interagem fracamente com os núcleos. No aquecimento os elétrons adquirem grande quantidade de energia cinética e deslocam-se para as regiões mais frias. Dissipação desta energia através de choque com outras partículas levando a aquecimento do retículo. Vibração dos cátions em suas posições no retículo cristalino também contribui razão pela qual a condutividade elétrica dos metais cai com o aumento da temperatura.

10 Características dos Metais Dureza, ponto de fusão e ponto de ebulição dependem primordialmente da força das ligações metálicas. Os átomos de um metal no estado sólido estão arranjados de modo a formar figuras geométricas bem definidas os retículos metálicos.

11 Características dos Metais Ductilidade e Maleabilidade capacidade de se deformar quando há a presença de uma força direcional

12 Características dos Metais Podem formar uma grande quantidade de ligas metálicas combinando-os com outros metais ou outros elementos da Tabela Periódica

13 Ligas metálicas Materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos sendo que pelo menos um deles é metal. As ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica.

14 Ligas metálicas Exemplos de Ligas Liga Composição Utilização Amálgama dental mercúrio, prata e estanho obturações dentárias Bronze cobre e estanho fabricação de sinos, estátuas e moedas Aço inoxidável carbono, ferro, cromo e níquel Fabricação de utensílios de cozinha e peças de carro

15 Principais características dos retículos metálicos Estrutura cristalina de metais Ligação metálica: não-direcional. Ligação metálica: sem restrições sobre número e posição dos vizinhos mais próximos. Ligação metálica empacotamento denso! Fator de empacotamento atômico: É o volume dos átomos dividido pelo volume da célula unitária

16 Número de átomos por célula unitária: Sistema cúbico - Átomo no vértice da célula unitária cúbica: compartilhado por sete células unitárias em contato somente 1/8 de cada vértice pertence a uma célula particular. - Átomo centrado na face: compartilhado por duas células unitárias

17 Principais estruturas dos retículos metálicos Cúbica de Face Centrada (CFC) Ex.: Al, Cu, Au, Pb, Ni, Pt, Ag

18 Principais estruturas dos retículos metálicos Estrutura CFC Átomos se tocam ao longo da diagonal das faces 4R 2 = a 2 +a 2 a = 2R 2

19 Principais estruturas dos retículos metálicos Número de Coordenação Número de vizinhos mais próximos CFC = 12 (6 faces x 1/2 átomo) + (8 vértices x 1/8 átomo) = 4 átomos / célula unitária

20 Principais estruturas dos retículos metálicos Fator de Empacotamento Atômico (FEA) FEA= FEA = Volume de átomos em uma célula unitária Volume de átomos em uma célula unitária Volume total da célula unitária Volume total da célula unitária

21 Principais estruturas dos retículos metálicos Fator de Empacotamento Atômico (FEA)

22 Principais estruturas dos retículos metálicos Cúbica de Corpo Centrado (CCC) Ex: Cr, W, Fe, Ta, Mo N.C. = 8 (1 átomo central) + (8 vértices x 1/8 átomo) = 2 átomos/célula unitária FEA = 0,68

23 Principais estruturas dos retículos metálicos Cúbica de Corpo Centrado (CCC) Átomos tocam-se ao longo da diagonal do cubo a 3a 3 (diagonal do cubo) R a a 2 a = (diagonal de a uma face do cubo) a ex: Cr, W, Fe ( ), Ta, Mo 4R 3

24 Principais estruturas dos retículos metálicos Estrutura Hexagonal Compacta (HC) Ex.: Zn, Cd, Mg, Ti c a 3 c/a= 1,633 a a = Número de Coordenação: a 12 ex: Cr, W, Fe ( ), Ta, Mo (12 átomos vértice) x (1/6 átomo + 2 faces) x (1/2 átomo + 3 átomos centrais) = 6 átomos/célula unitária FEA = 0,74

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26 Cada átomo do vértice da base está dividido em 6 células unitárias. Cada átomo no centro das bases está dividido em duas células unitárias. Os 3 do centro estão integralmente dentro da célula.

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