10 testes - GABARITO. Estrutura Atômica e Ligação Interatômica

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1 10 testes - GABARITO Estrutura Atômica e Ligação Interatômica 1) Calcule o número de átomos de Cu em um cilindro de cobre maciço com 1 m de altura e 1 m de diâmetro. densidade do Cu = 8,9 g/cm ; massa molar do Cu = 6,55 g/mol; Número de Avogadro = 6,02 x 10 2 átomos/mol. (A) 6,64 x átomos (B) 7,85 x átomos (C) 5,55 x átomos (D) 9,25 x átomos (E) 6,64 x átomos 2) Dê o número possível de estados de energia do átomo de H para o número quântico principal n=2. (A) 2 (B) 8 (C) 4 (D) (E) 10 1

2 8 estados possíveis de energia. ) Determine o caráter iônico das ligações interatômicas para os compostos: a) CsCl b) InSb Eletronegatividade: Cs=0,7; Cl=,0; In=1,7; Sb=1,9. (A) 85,0% CsCl e 9,0% InSb (B) 7,4% CsCl e 14,0% InSb (C) 67,8% CsCl e 1,0% InSb (D) 5% CsCl e 7,4% InSb (E) 7,4% CsCl e 1,0% InSb 4) a) Calcule, em módulo, a força de atração coulombiana para o par iônico Mg 2+ e O 2-, em equilíbrio. raio iônico do Mg 2+ = 0,078 nm, raio iônico do O 2- = 0,12 nm; e =1,6x10-19 C, K = 9x10 9 Nm 2 /C 2. (A) 2,09 x 10-8 N (B) 5,09 x 10-9 N (C) 2,09 x N (D) 5,09 x N 2

3 (E),45 x 10-8 N r0 r 2 r 2 0,078nm 0,12nm 0, 0nm Mg O ( 9x10 )( 2)(1,6 x10 )( 2)(1,6 x10 ) 8 F C 2,09x10 N 9 (0,0x10 ) A Estrutura de Sólidos Cristalinos 5) Calcule a densidade linear da direção [110] para a estrutura cristalina CCC. DL = 2R / = 0,61 (A) 1,0 (B) 0,61 (C) 0,76 (D) 0,89 (E) 0,46 6) Calcule a densidade planar de átomos em átomos/nm 2 para o plano [100] do Ni (CFC). Dado: raio atômico do Ni = 0,125 nm. (A) 24,0 átomos / nm 2 (B) 10,4 átomos / nm 2 (C) 18,0 átomos / nm 2 (D) 16,0 átomos / nm 2 (E) 12 átomos / nm 2 2átomos 2átomos Ni( CFC ) ( 100) 16,0átomos / 2 a 4R CFC Ni 2 nm 2 7) O metal rubídio possui uma estrutura cristalina CCC. Se o ângulo de difração (2) para o conjunto () ocorre a 27,00º (primeira ordem) quando é usada radiação X monocromática de 0,0711 nm, calcule o raio atômico (em nm) para o átomo de rubídio.

4 (A) 0,2907 nm (B) 0,4555 nm (C) 0,2468 nm (D) 0,124 nm (E) 0,114 nm Imperfeições em Sólidos 8) Calcule o número de lacunas por metro cúbico no ferro a 850ºC. A energia para a formação de lacunas é de 1,08 ev/átomo. Adicionalmente, a densidade e a massa molar para o ferro são 7,65 g/cm e 55,85 g/mol, respectivamente. k = 8,62x10-5 ev/(átomo.k); Número de Avogadro = 6,02x10 2 átomos/mol. (A),45 x m - (B) 1,18 x m - (C) 5,55 x m - (D) 1,18 x m - (E) 5,55 x m - 9) Calcule a composição em porcentagem atômica de uma liga que contém 98 g de Sn e 65 g de Pb. massa molar do Sn = 118,69 g/mol; massa molar do Pb = 207,2 g/mol, Número de Avogadro 6,02x10 2 átomos/mol. (A) 65,0% Sn e 5% Pb (B) 27,5% Sn e 72,5% Pb (C) 5% Sn e 65,0% Pb (D) 86,5% Sn e 1,5% Pb (E) 72,5% Sn e 27,5% Pb 4

5 2 (98g)(6,02x10 átomos / mol) N o átomos Sn 497,06x10 átomos Sn 118,69g / mol 2 (65g)(6,02x10 átomos / mol) N o átomos Pb 188,85x10 átomos Pb 207,2g / mol 497,06x10 a Sn 497,06x10 188,85x10 % 72,5% % a Pb 27,5% OBS: pode-se resolver direto pela equação abaixo: Difusão 10) Considere a purificação do gás hidrogênio pelo processo de difusão através de uma placa de paládio. Calcule a massa de hidrogênio em Kg que passa a cada hora através de uma chapa paládio com 5 mm de espessura e área de 0,20 m 2, estando o sistema a 500ºC. Considere um coeficiente de difusão de 1,0x10-8 m 2 /s, que as concentrações de hidrogênio nos lados com alta e baixa pressão sejam, respectivamente, 2,4 e 0,6 Kg de hidrogênio por metro cúbico de paládio, e que as condições de estado estacionário tenham sido atingidas. (A) 6,5 x 10-5 kg/h (B) 2,6 x 10 - kg/h (C) 2,6 x 10-1 kg/h (D),5 x kg/h (E) 4,0 x 10 - kg/h 5

6 5 questões dissertativas Estrutura Atômica e Ligação Interatômica 1) Dadas as configurações eletrônicas abaixo, indique para cada uma delas se se referem a um gás inerte, a um halogênio, a um metal alcalino, a um metal alcalino-terroso ou a um metal de transição. Justifique. 2) Para um par iônico K + --Cl -, as energias atrativas (E A ) e repulsivas (E R ) dependem da 6 1, 46 5,86 x 10 distância entro os íons de acordo com as expressões: E A e E R, 9 r r sendo r a distância entre os íons em nm e a energia dada em ev por par K + --Cl -. Sendo a energia líquida E L dada pela soma das energias E A e E R, determine: a) A distância de equilíbrio r o entre os íons (em nm). b) O valor da energia de ligação E o entre os íons (em ev). A Estrutura de Sólidos Cristalinos ) Nas células unitárias de dois metais hipotéticos representadas abaixo, determine: a) Os índices para as direções indicadas pelos dois vetores na figura (a). 6

7 b) Os índices para os dois planos indicados na figura (b). Resolução 7

8 Imperfeições em Sólidos 4) O germânio forma uma solução sólida substitucional (SSS) com o silício. Calcule o número de átomos de germânio por centímetro cúbico para a liga germânio-silício que contém 15%p Ge e 85%p Si. densidade Ge = 5,2 g/cm ; densidade Si = 2, g/cm ; massa molar Ge = 72,59 g/mol; massa molar Si = 28,09 g/mol, Número de Avogadro = 6,02x10 2 átomos/mol. Tomando como referência uma massa de 100g, sendo 15g de Ge e 85g de Si: SSS Ge 2 6,02x10 átomos Ge / mol 15g x( ) o N átomos Ge 72,59g / mol 124,97x10 átomos Ge,17x10 Volume 15g 85g GeSi 9,01cm 5,2g / cm 2,g / cm OBS: pode-se resolver direto pela equação abaixo: átomos Ge / cm Difusão 5) Determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono de 0,45%p em uma posição 2 mm em direção ao interior de uma liga ferrocarbono contendo inicialmente 0,20%pC. A concentração na superfície deve ser mantida em 1,0%pC e o tratamento deve ser conduzido a uma temperatura de 1000ºC. C C x x 0 RT 1 erf e D D0 e CS C0 2 D. t D 0 = 2,x10-5 m/s 2 ; Q d = 1,48x10 5 J/mol; R = 8,1 J/(mol.K) Q d z 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,1 erf (z) 0,6778 0,7112 0,74 0,7707 0,7970 0,8209 0,8427 0,8802 8

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