Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais 2º semestre de Informações e instruções para a resolução da prova

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Ângelo Farias Tavares
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1 Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais 2º semestre de 2013 Informações e instruções para a resolução da prova 1. A prova deve ser realizada sem consulta; 2. A duração da prova é de 3 (três) horas; 3. É permitido o uso de calculadora; 4. Não é permitida a utilização de telefone celular como calculadora. Os telefones celulares devem estar desligados e dentro de bolsas ou mochilas; 5. A prova deverá ser feita inteiramente neste caderno. Não será permitido o uso de folhas extras, nem destacar as folhas deste caderno; 6. Após o início da prova, é proibida a saída da sala, ao menos que a prova seja entregue e dada por terminada. Portanto, não será permitido fumar ou atender celular; 7. Atenção: conferir nome e o número de inscrição no alto desta página. Na primeira página interna, deve constar somente o número de inscrição; 8. A primeira parte da prova é constituída de 10 (dez) questões objetivas e é obrigatória e eliminatória. A segunda parte da prova é classificatória, e deverá ser preenchida apenas pelos discentes interessados em constar na lista de espera para bolsas do Programa; 9. Os alunos regulares que realizarão a prova para fins de reclassificação, deverão resolver a segunda parte da prova e poderão, caso queiram melhorar a média final, realizar também a primeira parte da prova; 10. Esta folha será destacada e mantida separadamente das demais folhas desta prova. A correção da prova será realizada apenas pelo número de inscrição do candidato. Assinatura do candidato

2 1 a parte 1- Calcule a força de atração entre o íon K + e o íon O 2- cujos centros encontram-se separados por uma distância de 1,5 nm. a) 1,03 x N b) 1,03 x N c) 2,05 x N d) 2,05 x N e) 4,10 x N 2- O ouro forma uma solução sólida substitucional com a prata. Calcule o número de átomos de ouro por centímetro cúbico para a liga prata-ouro que contém 10% em massa de Au e 90% em massa de Ag. Dados: Au = 19,32 g/cm 3 e Ag = 10,49 g/cm 3. a) 3,36 x átomos/cm 3 b) 6,72 x átomos/cm 3 c) 3,36 x átomos/cm 3 d) 6,72 x átomos/cm 3 e) 5,46 x átomos/cm 3 3- Calcule o coeficiente de difusão para o cobre no alumínio a 500ºC. Utilizar os dados da tabela 1. a) 3,72 x m 2 /s b) 1,74 x m 2 /s c) 5,52 x m 2 /s d) 4,20 x m 2 /s e) 4,15 x m 2 /s 1

3 4- Calcule os percentuais de caráter iônico das ligações interatômicas dos seguintes compostos: TiO 2, CsCl e MgCl 2. TiO 2 CsCl MgCl 2 a) 63,2 % 73,4 % 55,5 % b) 55,3 % 62,4 % 43,8 % c) 71,2 % 62,4 % 63,2 % d) 63,2 % 71,2 % 43,8 % e) 55,3 % 73,4 % 55,5 % 5- Calcule a energia para a formação de vacâncias na Prata, sabendo-se que o número de vacâncias em equilíbrio a 800ºC é de 3,6 x m -3. Dado: Densidade da prata a 800ºC = 9,5 g/cm 3. a) 0,82 ev/átomo b) 0,55 ev/átomo c) 2,20 ev/átomo d) 1,64 ev/átomo e) 1,10 ev/átomo 6- Qual a composição, em percentagem atômica, de uma liga que contém 98 g de estanho e 65 g de chumbo? % Sn % Pb a) 81,8 18,2 b) 45,9 54,1 c) 72,5 27,5 d) 61,3 38,7 e) 76,7 23,3 2

4 7- Os coeficientes de difusão para o Ferro no Níquel são dados a duas temperaturas diferentes. T (K) D (m 2 /s) ,4 x ,4 x Determine os valores de D 0 e da energia de ativação Q d D 0 (m 2 /s) Q d (J/mol) a) 1,1 x ,400 b) 2,2 x ,400 c) 1,1 x ,800 d) 2,2 x ,400 e) 3,6 x , A célula unitária para o estanho possui uma simetria tetragonal, com os parâmetros de rede a e b 0,583 e 0,318 nm, respectivamente. Se a sua densidade, peso atômico e raio atômico são 7,30 g/cm 3, 118,69 g/mol e 0,151 nm, respectivamente, calcule o fator de empacotamento atômico. a) 0,467 b) 0,534 c) 0,801 d) 0,593 e) 0, Para qual conjunto de planos cristalográficos irá ocorrer um pico de difração de primeira ordem em um ângulo de difração de 46,21º para o Ferro CCC quando for usada radiação monocromática com comprimento de onde de 0,0711 nm? a) (310) b) (100) c) (111) d) (211) e) (001) 3

5 10- Abaixo estão mostrados três planos cristalográficos diferentes para uma célula unitária de um metal hipotético; os círculos representam átomos: Obtenha os valores para a, b e c; e para, e e indique a qual sistema cristalino pertence à célula unitária? a b c estrutura a) 0,40 nm 0,40 nm 0,40 nm 90º 90º 90º Cúbica b) 0,40 nm 0,40 nm 0,46 nm 90º 90º 120º Hexagonal c) 0,40 nm 0,46 nm 0,50 nm 90º 90º 90º Romboédrica d) 0,30 nm 0,40 nm 0,35 nm 90º 90º 90º Ortorrômbica e) 0,30 nm 0,35 nm 0,46 nm 60º 90º 120º Triclínica 4

6 2ª parte 1) Cite sucintamente as principais diferenças entre as ligações iônica, covalente e metálica. Diga o que é o princípio de exclusão de Pauli. 5

7 2) Usando a Tabela 2, determine o número de ligações covalentes que são possíveis para os átomos dos seguintes elementos químicos: germânio, fósforo, selênio e cloro. 6

8 3) Explique por que as propriedades dos materiais policristalinos são mais frequentemente isotrópicas. 7

9 4) O nióbio forma uma solução sólida substitucional com o vanádio. Calcule a porcentagem em peso do nióbio que deve ser adicionada ao vanádio para produzir uma liga que contenha 1,55 x10 22 átomos de Nb por centímetro cúbico. As densidades do Nb puro e do V puro são de 8,57 e 6,10 g/cm 3, respectivamente. Dados: A Nb = 92,91 g/mol e A V = 50,94 g/mol. 8

10 5) A qual temperatura, aproximadamente, uma amostra de ferro γ teria que ser carbonetada por 2 horas para produzir o mesmo resultado de difusão que a C por 15 horas? Dados: Tabela 1. 9

11 Tabela 1. 10

12 Tabela 2. 11

13 Constantes, fatores de conversão etc: R=0, L atm K -1 mol -1, 1,987 cal/mol-grau ou 8,31441 J mol -1 K -1 0 = 8,85x10-12 F/m; e= 1,602x10-19 C; Número de Avogadro = 6,023x10 23 átomos/mol 12

14 13

15 Valores de Eletronegatividade 14

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