TP064 - CIÊNCIA DOS MATERIAIS PARA EP. FABIANO OSCAR DROZDA

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1 TP064 - CIÊNCIA DOS MATERIAIS PARA EP FABIANO OSCAR DROZDA 1

2 AULA 02 ESTRUTURA ATÔMICA e LIGAÇÃO ATÔMICA CAPÍTULO 02 CALLISTER 5 a Ed. 2

3 ESTRUTURA ATÔMICA Modelo atômico de Bohr v O átomo é composto por um núcleo rodeado por elétrons (- ) v O núcleo é formado por prótons (+) e nêutrons (0) == > Resultando (+) v A carga elétrica de cada elétron e próton é de 1,60x10-19 C v Os elétrons são atraídos pelo núcleo por forças eletrostákcas v prótons + eletróns = 0 === > Átomo são neutro

4 ESTRUTURA ATÔMICA PraKcamente toda a massa do átomo está concentrado no núcleo; Massa do próton = Massa do nêutron = 1,67x10-24 g Massa do elétron = 9,11x10-28 g 1 mol de átomos/moléculas = 6,02x10 23 átomos (nº de Avogadro) 4

5 ESTRUTURA ATÔMICA Representação na tabela periódica Número atômico (Z) Representado pelo número de prótons; Mesmo número de prótons, mas massa diferente ( nêutrons) > Isótopos Ex.: Cl- 35 e Cl- 37 Não é necessário dividir pela constante gravitacional. Massa atômica (A) / Peso atômico (média ponderada das massas dos isótopos) Representado pela soma das massas de P + N. 5

6 O ÁTOMO DE BOHR (MECÂNICA QUANTICA) Elétrons giram em torno do núcleo em posições mais ou menos bem definidas, chamadas de orbitais. Energia dos elétrons é quankzadas, ou seja, possuem valores de energias específicos. Emite energia Absorve energia Para pular de entre orbitais deve realizar um salto quânkco. 6

7 NÚMEROS QUÂNTICOS: Descreve os elétrons em um átomo em termos de posição. Pela mecânica ondulatória, cada e é caracterizado por quatro parâmetros : 1. Números quânkcos principal (n): É a distância do elétron ao núcleo. Representado pelas letras K, L, M, N,.ou 1, 2, 3, 4, 5,.. 2. Subcamadas (l): É a forma do orbital Representada pelas letras minúsculas s, p, d, f 3. Estado energékco por subcamada (m s ); Acomodação dos eletrons dentro da subcamada 2, 6, 10, Momento de spin Movimento de rotação do eletron, e representado para cima ou baixo. 7

8 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS 8

9 FORÇAS E ENERGIAS DE LIGAÇÃO As propriedades }sicas dos materiais está baseada nas forças interatômicas. 9

10 10

11 LIGAÇÕES INTERATÔMICAS Ligações primárias ou fortes Ligações Metálicas Ligações Covalentes Ligações Iônicas Ligação secundária ou fracas, Ligações de Van der Waals (importante quando única) Gases nobres a camada externa está estável Permanecem no estado gasoso e não se combinam. 11

12 LIGAÇÕES IÔNICAS Ocorre entre metais e não metais (ex.: Cl e Na) === > configuração dos gases nobres. Quando o material é formado por mais de um Kpo de átomo, um átomo pode doar seus elétrons de valência a outro átomo diferente, completando sua camada externa. Ambos os átomos ficam com sua camada externa completa (ou vazia) mas ambos adquirem carga elétrica e se comportam como íons. O átomo que cede os elétrons fica com carga posikva (cákon) e o átomo que recebe elétrons fica com carga negakva (ânion). As cargas opostas promovem a atração mútua entre esses íons, resultando na ligação iônica mostrada no exemplo seguinte. 12

13 LIGAÇÕES IÔNICAS NaCl Energia de ligação = 640 kj/mol Temp. de fusão = 801 o C MgO Energia de ligação = 1000 kj/mol Temp. de fusão = 2800 o C São materiais duros e quebradiços e isolantes elétricos e térmicos. Ex.: Materiais cerâmicos (vidro, porcelana) 13

14 LIGAÇÕES COVALENTES Ocorre entre não metais e não metais (ex.: Molécula de H 2 ). Na ligação covalente os elétrons são comparklhados entre dois ou mais átomos. No exemplo mostrado a seguir o átomo de C têm valência 4 e completa 8 elétrons em sua camada externa comparklhando seus elétrons com 4 átomos vizinhos de H. Forma- se assim a molécula de metano (CH 4 ). 14

15 LIGAÇÕES COVALENTES Si C Energia de ligação = 450 kj/mol Temp. de fusão = 1410 o C Energia de ligação = 713 kj/mol Temp. de fusão = > 3550 o C 15

16 LIGAÇÕES METÁLICA Os elétrons de valência não estão presos a nenhum átomo específico eles têm liberdade para se movimentarem por todo o material. Os elétrons que não são de valência e os núcleos atômicos permanecem em suas posições, formando os chamados núcleos iônicos. Os elétrons livres formam uma nuvem de elétrons ao redor dos cákons neutralizando suas repulsões e, assim, mantendo a estrutura unida. 16

17 LIGAÇÕES METÁLICA Fe W Energia de ligação = 406 kj/mol Temp. de fusão = 1538 o C Energia de ligação = 849 kj/mol Temp. de fusão = > 3410 o C Bons condutores de eletricidade e calor pela presença de elétrons livres. 17

18 LIGAÇÕES FRACAS VAN DER WAALS As forças de Van der Waals reúnem moléculas ou grupos de átomos através de atrações eletrostákcas fracas. Muitos pláskcos, cerâmicos, a água e outras moléculas são permanentemente polarizadas. Isto é, certas porções da molécula são carregadas posikvamente enquanto que outras porções são carregadas negakvamente. A atração eletrostákca entre regiões (+) e (- ) de moléculas diskntas estabelece uma fraca ligação entre ambas, conforme ilustração apresentada a seguir. 18

19 LIGAÇÕES FRACAS VAN DER WAALS Cl 2 Energia de ligação = 31 kj/mol Temp. de fusão = o C H 2 O - Energia de ligação = 51 kj/mol Temp. de fusão = 0 o C Dipolo induzido/ induzido Pontes de Hidrogênio Dipolo Permanente/ permanente 19

20 EXERCÍCIO 20

21 EXERCÍCIO 21

22 22

23 23

24 24

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