Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 2 Ciências de Materiais I Prof. Nilson C. Cruz

Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 2

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Ciências de Materiais IProf. Nilson C. Cruz


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Aula 2

Ligação Química


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Diferença entre materiais

=

Diferença entre arranjos atômicos


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e

e

P PN

N

Carga (x 1,6x10-19C)

Massa (x 1,673x10-24 g)

N 0 1,001

P 1 1

e -1 1/1836

Átomos


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Número atômico (Z) = nº de prótons

Massa atômica (A) ≈ Z + nº de nêutrons

1 mol = 6,02x1023 átomos (número de Avogadro)

Raio Nuclear ≈ 10-14 m

Raio Atômico ≈ 10-10m (1 angstron, 1Å)

1 uma = 1/12 massa 12C

1 uma/átomo (ou molécula) = 1 g/mol


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ExemploSabendo que o peso molar da prata é 107,87 g/mol, calcule o número de átomos em 100 g de Ag?

Solução:23 átomos

mol

gmol

(100g)(6,023×10 )nº de átomos Ag =

(107,87)

= 5,58x1023 átomos


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www.sorocaba.unesp.br/gpm ElétronsQuímicas

Mecânicas

Elétricas

Ópticas

Térmicas

Propriedades


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Estrutura Eletrônica

Átomo de hidrogênio

Níveis de Energia

P

Energia


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P P

Transição Eletrônica

ΔEEnergia

Fóton

n = 1

n = 2


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Transição Eletrônica

ΔE = hνou

ΔE = hc/λ

h = 6,63x10-34 Js = constante de Planckν = freqüência do fótonc = velocidade da luzλ = comprimento de onda do fóton


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Átomo de Bohr

E = - 2π2me4————

n2h213,6= - —— eVn2

n=1,2,3,... = nº quântico principalm = 9,1x10-31 kge = 1,6x10-19C1eV = 1,6x10-19 J


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n = 1 (-13,6eV)

n = 2 (-3,4eV)n = 3 (-1,5eV)

n = 4 (-0,8eV)n = ∞ (0,0eV)

Átomo de hidrogênio (Bohr)


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Interferência de ondas mecânicas


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Difração de elétrons


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www.sorocaba.unesp.br/gpmDubleto do sódio


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Experiência de Stern-Gerlach


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Modelo de Bohr = LIMITADO

Modelo ONDULATÓRIO


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Bohr Mecânica Ondulatória

Partícula Onda-partícula

nQuatro números

quânticos

Orbitais Probabilidade

Bohr x mecânica ondulatória


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Bohr Ondulatório

Bohr x mecânica ondulatória


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Modelo Ondulatório

Cada elétron atômico é representado por quatro números quânticos


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Número quântico principal n camadas

4 prótons5 nêutrons

n = 2 (L)

n = 1 (K)


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Número quântico secundário l subcamadas

l = 0,1,2,3,...,n-1

= s,p,d,f


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ml estados energéticos nas subcamadas

ml = -l,...,0,...,+l


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ms momento de spin

ms = +1/2

ms = -1/2


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Bohr Ondulatório

En

ergi

a (e

V)


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Dubleto do sódio


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Princípio da Exclusão de Pauli

Cada estado ou orbital eletrônico pode comportar no máximo dois elétrons, que devem possuir spins opostos.


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nl=0

(s)

l=1

(p)

l=2

(d)

l=3

(f)1 (K) 22 (L) 2 63 (M) 2 6 104 (N) 2 6 10 145 (0) 2 6 10 146 (P) 2 6 10 14

Padrão para distribuição de elétrons


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Distribuição eletrônica


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Na: 1s2 2s2 2p6 3s1

Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2

Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2

Camada de valência



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He: 1s2 2s2

Ne: 1s2 2s2 2p6

Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Kr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

Xe: [Kr] 4d10 5s2 5p6

Rn: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6



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Camada de valência completa

=

Estrutura eletrônica estável



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Átomos ganham, perdem ou compartilham elétrons para atingir configuração estável


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Tabela Periódica Semicondutores

III-VII-VI

Eletronegativos

Eletropositivos


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Ligações Químicas

Ligações Iônicas


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Ligações Iônicas


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Ligações Covalentes


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Ligações Covalentes


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Ligações MetálicasNúcleo dos íons

Mar de elétrons de valência


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Ligações Metálicas


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www.sorocaba.unesp.br/gpm Ligações de van der Waals


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Ligações de van der WaalsForças de London (dipolos induzidos)


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Ligações de van der Waals

Interações de Keesom (dipolos permanentes)


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Ligações de van der Waals

Interações de Debye

Dipolo induzido – Dipolo permanente


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PVC


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Cerâmicas e semicondutores Ligações mistas

Fração Covalente = e-0,25ΔE

ΔE = diferença de eletronegatividade

2

Ex. SiO2

Fração Covalente = e-0,25(3,5-1,8) = 0,4862


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Energia de Ligação e Espaçamento Interatômico


Energia de ligação

EspaçamentoInteratômico

Ligação Energia (eV)Iônica 6,0 – 16,0

Covalente 5,0 – 13,0Metálica 1,0 – 9,0Van der Waals

<0,5


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Energia de Ligação e Temperatura de Fusão

0 2 4 6 8 10-400

1000

2400

3800

Po

nto

de

Fu

são

(C

)

Energia de Ligação (eV)

CW

MgO

SiFe

AlNaCl

Cl2

H2O

Ar


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Força de Ligação e Módulo de Elasticidade



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Energia de Ligação e Coeficiente de Expansão Térmica


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