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ESTRUTURA E PROPRIEDADES DA MATÉRIA

ANO LECTIVO 2011/2012

1ª Frequência 19/10/2011 (14h15min)

Duração: 2h:00min

1 – Habitualmente os materiais são divididos em classes

a) Dê exemplos de dois componentes fabricados com materiais para cada uma das diferentes

classes (2 val)

b) Compare e justifique os valores da condutividade eléctrica dos materiais das diferentes classes

(1 val)

2 - O Fe possui uma elevada afinidade para o oxigénio, formando facilmente óxidos. A estrutura do

composto equimolar, FeO, está representada na figura.

NC 2 3 4 6 8 12

Razão

Raios

0 –

0,155

0,155-

0,225

0,225 -

0,414

0,414 -

0,732

0,732 -

1

1

Raio

atómico (Å)

Raio iónico

(Å)

Electrone-

gatividade

Valência

Fe 1,24 0,87 1,7 + 2

O 0,60 1,32 3,5 - 2

a) Imagine que arrefecia o FeO lentamente ou rapidamente a partir do estado líquido. Distinga

materiais cristalinos de materiais não-cristalinos, no que concerne o arranjo atómico, e relacione-os

com o modo de obtenção do material. Comente a resposta. (1,5 val)

b) Genericamente, o “calor dilata os corpos”, ou seja a densidade diminui com o aumento da

temperatura. Trace uma curva de de densidade com a temperatura para os dois casos apresentados

na alínea a) (Tf = 1670 ºC, Tg = ~500 ºC). Comente o gráfico que apresentar. (2,0 val)

c) Imagine que depois do arrefecimento aquecia o material que arrefeceu rapidamente em patamares

de temperatura crescentes (por exemplo de 100 em 100 ºC). Em cada patamar avaliava as

propriedades mecânicas do material. Trace dois gráficos onde apresente o comportamento mecânico

esperado colocando como valor de yy´respectivamente, “a resistência mecânica” e a “ductilidade”.

Como teste mecânico imagine que traccionava uma amostra do material áquela temperatura

(sempre com as mesmas dimensões) até partir, sendo a “resistência mecânica” o valor da carga

máxima que a amostra aguenta e a “ductilidade” o aumento do comprimento até a amostra partir.

(2,0 val)

d) Em que sistema cristaliza o FeO? Justifique. (1,0 val)

e) Prove que o FeO possui um empilhamento octaédrico, isto é, o número de coordenação toma o

valor 6. (1,0 val)

V.S.F.F.

catião

anião

catião

anião

2

3 – O latão é uma liga metálica essencialmente constituída por cobre e zinco.

a) Sabendo que a percentagem ponderal de Cu é 80%, determine quais são as percentagens

atómicas de Cu e Zn na liga. (2 val)

Dados: MCu = 63,55 u.m.a., MZn = 65,39 u.m.a., ZCu = 29, ZZn= 30

b) Escreva a configuração electrónica dos átomos anteriormente referidos utilizando a notação spdf

e localize-os na tabela periódica. (1,5 val)

4 – O óxido de magnésio (MgO) e o cloreto de magnésio (MgCl2) são compostos cerâmicos que

formam ligações maioritariamente iónicas.

a) Explique, recorrendo a cálculos, porque é que o MgO tem um ponto de fusão maior que o MgCl2

(2852ºC vs 1412ºC). (2,5 val)

b) Nos sólidos iónicos, a ligação entre iões não é puramente iónica, sendo uma mistura do tipo

iónico-covalente. Este factor determina, de certo modo, o tipo de estrutura cristalina que se irá

formar. Dos dois sólidos iónicos acima referidos, indique qual tem maior carácter iónico. (1,0 val)

Dados: rMg2+

=0,078 nm; rCl-=0,181; N

5 – Considere as ligações secundárias.

a) Os elementos do grupo 18 são conhecidos como gases nobres ou raros devido a possuírem uma

configuração electrónica estável. A tabela mostra que o ponto de fusão destes gases aumenta com o

aumento do número atómico. Explique porquê? (1,5 val)

Elemento (Z) Tf (ºC)

Hélio (2) -272

Néon (10) -249

Árgon (18) -189

Crípton (36) -157

Xénon (54) -112

Rádon (86) -71

b) O ponto de fusão do ácido fluorídico (HF) é de 19,5ºC, enquanto o ácido clorídrico (HCl)

apresenta um ponto de fusão de -85ºC. Explique esta diferença, sabendo que o ácido fluorídrico tem

menor peso molecular. (1,0 val)

DADOS

Número

atómico

Raio

atómico (Å)

Electronegativida

de

Mg 12 1,60 1,2

O 8 0,60 3,5

Cl 17 0,99 3,0

H 1 0,46 2,1

F 9 0,71 4,0

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Formulário (use apenas aquelas que ache necessárias)

Energia de Ligação Força de Ligação

Equação de Pauling

Numero de Coordenação

(NC)

Relação de raios iónicos

limite

Empilhamento

2 < 0,155 Linear

3 0,155 a 0,225 Triangular

4 0,225 a 0,414 Tetraédrico

5 0,414 a 0,732 Octaédrico

8 0,7321 a 1 Cúbico

Constantes:

e = -1,60x10-19

C

ε0 = 8,85x10

-12 C

2/(N.m

2)

NA = 6,02214x1023

mol-1

2

1 2.

04tot n

Z Z e bE

a a

12

0

2

21.

4

nresa

nb

a

eZZF

100)1(%2)(25,0

BA XXeiónica