GQI-00042 & GQI-00048 Aula 06

Prof. Ednilsom Orestes 04/08/2014 – 12/12/2014

Universidade Federal Fluminense

Instituto de Química

Departamento de Química Inorgânica

www.slideshare.net/Ednilsom

GQI 00042 Química Geral e Inorg. Exp. III

& GQI 00048

Química Geral Tecnológica

AULA 06

• MOLÉCULAS: ATRAÇÃO E REPULSÃO.

• FORÇAS INTERMOLECULARES MAIS IMPORTANTES PARA LÍQUIDOS E SÓLIDOS QUE PARA GASES.

• UMA ÚNICA MOLÉCULA DE H2O NÃO É ÚMIDA, NÃO CONGELA NEM FERVE!

• CONJUNTO vs MOLÉCULAS ISOLADAS.

• JÁ REFINAMOS O MODELO DE GÁS (INCLUIR ATRAÇÃO E REPULSÃO).

• QUAL A ORIGEM DESTAS FORÇAS?

• QUAL A RELAÇÃO COM AS PROPRIEDADES MOLECULARES?

©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W. Atkins and L. L. Jones

• FORÇAS INTERMOLECULARES RESPONSÁVEIS PELAS FASES.

• TEMP. DE CONDENSAÇÃO OU SOLIDIFICAÇÃO DEPENDE FORÇAS INTERMOLECULARES.

• INTERAÇÕES ÍON-ÍON E QUASE TODAS INTERMOLECULARES SÃO DO TIPO COULÔMBICA

𝐸𝑝 =𝑄1𝑄2

4𝜋𝜀0𝑟

LÍQUIDOS & SÓLIDOS “FORÇAS INTERMOLECULARES”

FORÇAS ÍON-DIPOLO

• SÓLIDOS IÔNICOS HIDRATAÇÃO (SOLVATAÇÃO), NaCl EM H2O.

• RESULTADO DA INTERÇÃO ENTRE UM ÍON E AS CARGAS PARCIAIS (CARGA COMPLETA) DE UMA MOLÉCULA POLAR.

𝐸𝑝 ∝ −𝑧 𝝁

𝑟2

• ENERGIA DIMINUI COM A INTERAÇÃO ÍON–SOLVENTE POLAR.

• FORTE DEPENDÊNCIA COM A DISTÂNCIA.

• CURTO ALCANCE – PROXIMIDADE. GRANDES DISTÂNCIA – FORÇAS SE CANCELAM.

• MAIS FRACAS QUE ENTRE ÍONS (CARGAS PARCIAIS). ÍON ATRAÍDO POR PARTE DA MOLÉCULA, REPELIDO POR OUTRA.

• CRISTALIZAÇÃO – H2O RETIDA POR MOLÉCULAS FORMANDO HIDRATOS.

Na2CO3 ∙ 10H2O e CuSO4 ⋅ 5H2O

• TAMANHO E CARGA CONTROLAM NÍVEL DE HIDRATAÇÃO.

• Li e Na formam sais hidratados mas K, Rb e Ce (maiores) não – sais de NH4+

normalmente anidros (151 pm) ≃ Rb+ (152 pm).

• Ba2+ (135 pm) e K+ (138 pm): 𝐾𝐶𝑙 é anidro mas BaCl2 ⋅ 2H2O

• O La3+ ("vizinho" do Ba, tem 122 pm) forma La NO3 3 ⋅ 6H2O e La2 SO4 3 ⋅ 9H2O

FORÇAS DIPOLO-DIPOLO

• UMA MOLÉCULA POLAR CERCADA POR OUTRAS, 𝐂𝐇𝟑𝐂𝐥 (SÓLIDO).

𝐸𝑝 ∝ −𝝁1𝝁2

𝑟3

• MÁXIMO ALINHAMENTO POSSÍVEL.

• QUANTO MAIS POLARIZÁVEIS AS MOLÉCULAS MAIS FORTE A INTERAÇÃO.

• QUANDO DISTÂNCIA DOBRA 𝑬𝒑 = 𝑬𝒑/𝟖.

• CARGAS PARCIAIS DIFERENTES SE ATRAEM, MAS CARGAS IGUAIS SE REPELEM.

• MAIS FRACA QUE ÍON-ÍON E QUE ÍON-DIPOLO.

• 𝐂𝐇𝟑𝐂𝐥 (GÁS) MAIOR LIBERDADE – BREVE RETENÇÃO ORIENTAÇÕES ENERGIA FAVORÁVEL (SINAIS OPOSTOS ADJACENTES).

• ATRAÇÃO SUPERA LEVEMENTE REPULSÃO.

𝐸𝑝 ∝ −𝝁1𝝁2

𝑟6

• MOLÉCULAS NO GÁS TEM INTERAÇÃO MAIS FRACA (SEPARAÇÃO).

• NO LÍQUIDO INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO MAIS FORTE E DETERMINA O PONTO DE EBULIÇÃO.

Qual composto tem ponto de fusão mais alto, o p-dicloro-benzeno ou o o-dicloro-benzeno? Os valores experimentais sao 180°C, para o-dicloro-benzeno, e 174°C, para o p-dicloro-benzeno.

Qual composto tem ponto de fusão mais alto, o cis-dicloro-eteno ou o trans-dicloro-eteno? [Resposta: cis-dicloro-eteno]

Qual composto tem ponto de fusão mais alto, o 1,1-dicloro-eteno ou o trans-dicloro-eteno?

FORÇAS DE LONDON

• INTERAÇÕES ATRATIVAS MESMO ENTRE MOLÉCULAS APOLARES (LIQUEFAÇÃO DE GASES NOBRES E GASOLINA).

• DISTRIBUIÇÃO DE CARGA (ELÉTRONS) EM TORNO DOS NÚCLEOS É DINÂMICA E VARIÁVEL (DEPENDE DO AMBIENTE QUÍMICO).

• CARGAS PARCIAIS (DIPOLOS) INSTANTÂNEAS (𝟏𝟎−𝟏𝟔𝒔).

• DISTORÇÃO NUVEM ELETRÔNICA INDUZ DISTORÇÃO MOLÉCULA VIZINHA – DIPOLO INDUZIDO.

• ENERGIA INTERAÇÃO DEPENDE POLARIZABILIDADE (𝜶).

• MUITO POLARIZÁVEL – NÚCLEO TEM POUCO “CONTROLE” SOBRE ELÉTRONS – DISTÂNCIA OU BLINDAGEM – DIPOLOS INSTANTÂNEOS FORTES.

𝐸𝑝 ∝ −𝜶1𝜶2

𝑟6

• MOLECULAS VOLUMOSAS SÃO POLARIZAVEIS.

• 𝐅𝟐 E 𝐂𝐥𝟐 SÃO GASES, 𝐁𝐫𝟐 LÍQUIDO E 𝐈𝟐 SÓLIDO.

• 𝐂𝐇𝟒 FERVE –161°C, 𝐂𝐂𝐥𝟒 FERVE 77°C E 𝐂𝐁𝐫𝟒 É SÓLIDO.

• DEPENDÊNCIA COM FORMA.

C5H

12

Pto ebulição 36°C. Pto ebulição 10°C.

C1

8H

38

C1

5H

32



INTERAÇÕES DO TIPO DIPOLO-DIPLO INDUZIDO, O2 EM H2O.

𝐸𝑝 ∝ −𝝁1

2𝜶2

𝑟6

INTERACOES DE VAN DER WAALS

Explique as tendências dos pontos de ebulição dos halogenetos de hidrogênio: HCl (-85°C); HBr (-67°C) e; HI (-35°C). diferencas de eletronegatividade diminuem de HCl para HI; logo, os momentos de dipolo diminuem e, em consequencia, as forcas dipolo-dipolo tambem diminuem. Sugere que os pontos de ebulicao deveriam diminuir de HCl para HI. Já o numero de eletrons da molecula aumenta de HCl para HI; logo, as interacoes de London tambem crescem e, em consequência, os pontos de ebulicao deveriam crescer de HCl para HI. Analise sugere que as interacoes de London predominam sobre as interacoes dipolo-dipolo no caso dessas moleculas.

Explique a tendência dos pontos de ebulição dos gases nobres, que aumentam do hélio para o xenônio. [Resposta: A energia das interacoes de London aumenta com o numero de eletrons.] Sugira uma razão para que o o trifluoro-metano, CHF3, tenha ponto de ebulicao mais alto do que o tetrafluoro-metano, CF4.


LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO

• INTERAÇÕES DE LONDON SÃO UNIVERSAIS (INDEPENDEM DA IDENTIDADE QUÍMICA).

• LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO MUITO FORTE (N, O OU F). 𝑂 − 𝐻 101 pm < 𝑂 ⋯ 𝐻 (175 pm no gelo)



Quais das seguintes ligacoes intermoleculares podem ser atribuidas as ligacoes de hidrogenio: (a) CH3NH2 a CH3NH2; (b) CH3OCH3 a CH3OCH3; (c) HBr a HBr?

[Resposta: Somente (a) tem o H diretamente ligado a N, O ou F.]

Quais das seguintes moleculas podem, no estado puro, participar de ligacoes de hidrogenio: (a) CH3OH; (b) PH3; (c) HClO (cuja estrutura e Cl–O–H)?

REPULSÕES Resultado da superposição de orbitais de moléculas vizinhas e do princípio da exclusão de Pauli.

Ex.: He2

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/molecule-polarity

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/molecule-shapes

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/molecule-shapes-basics

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/states-of-matter

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/states-of-matter-basics

ESTRUTURA DOS LÍQUIDOS

• UNIDAS POR FORÇAS INTERMOLECULARES MAS EM MOVIMENTO.

• TROCA CONSTANTE DE LUGAR – MULTIDÃO.

• ORDEM DE CURTO ALCANCE.

• CAMADAS DE SOLVATAÇÃO (HIDRATAÇÃO).

• FUSÃO H2O – 10% LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO DESFEITAS.

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=solvation+shell&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=8iLjPGKWQp8wFM&tbnid=7xuDvDFKMbFtXM:&ved=0CAYQjRw&url=http://bioserv.fiu.edu/~walterm/FallSpring/chemfoundcomplete/basic_chemistry_of_atoms_and_mol.htm&ei=IfMqU9X-FYqNkAffwoEI&bvm=bv.62922401,d.eW0&psig=AFQjCNGr-ek3q4u9wyqb3wvd5rZJRyzkUA&ust=1395409914637087

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=solvation+shell&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=haS-HNTA6wIFeM&tbnid=UE2-9hb38BEJXM:&ved=0CAYQjRw&url=http://compchemmpi.wikispaces.com/Salt%2Bsolution&ei=RvMqU9H8B4XJkAfp44GYCQ&bvm=bv.62922401,d.eW0&psig=AFQjCNGr-ek3q4u9wyqb3wvd5rZJRyzkUA&ust=1395409914637087

• RESISTÊNCIA AO ESCOAMENTO - INDICA INTENSIDADE DAS FORÇAS INTERMOLECULARES.

• VISCOSIDADE ÁGUA > BENZENO (LIG. DE HIDROGÊNIO) e VISCOSIDADE GLICEROL >> ÁGUA (LIG. DE HIDROGÊNIO & MOBILIDADE – ENOVELAMENTO).

• DIMINUI COM AUMENTO DA TEMPERATURA, VISCOSIDADE ÁGUA (100°C) = VISCOSIDADE ÁGUA (0°C) / 6.

• ENTRELAÇAMENTO DE CADEIAS LONGAS e APOLARES DE HIDROCARBONETOS (LONDON).

GASOLINA

ÓLEO

GASOLINA

ÓLEO

• MEDIDA DAS FORÇAS INTERMOLECULARES – ALTERAM EMPUXO. Tensão H2O ~ 3x demais líquidos (ligações de hidrogênio). Tensão Hg ~ 6x demais líquidos (ligações c/ caráter covalente).

• FORMA DA GOTA – TENSÃO INDUZ COMPACTAÇÃO MÁXIMA.

• DIMINUI C/ AUMENTO TEMPERATURA (INTERAÇÃO vs MOVIMENTAÇÃO).

• INTERAÇÃO H2O COM OUTROS MATERIAIS DIZ SE A AGUA “MOLHA”. INTERAÇÃO H2O COM CERA É BAIXA. INTERAÇÃO H2O COM MADEIRA É ALTA.

• AÇÃO CAPILAR – MENISCO



ESTRUTURA DOS SÓLIDOS

• TEMPERATURA BAIXA IMOBILIZA OS ÁTOMOS, ÍONS OU MOLÉCULAS.

• TIPO DE INTERAÇÃO DETERMINA NATUREZA DO SÓLIDO.

• RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E PROPRIEDADES.

• AMORFO: ARRANJO DESORDENADO (MANTEIGA,

BORRACHA E VIDRO – LÍQUIDO CONGELADO REPENTINAMENTE).

• CRISTALINO: ORDEM DE LONGO ALCANCE, ÂNGULOS E FACES.


CLASSIFICAÇÃO: Sólidos moleculares: Conjuntos de moléculas discretas mantidas em suas posições por forças intermoleculares. Sólidos reticulares: Conjunto de átomos covalentemente ligados ao longo de todo o sólido. Sólidos metálicos (metais): Conjunto de cátions unidos por um “mar” de elétrons. Sólidos iônicos: Conjunto de cátions e ânions unidos pela atração entre eles.

SÓLIDOS MOLECULARES

• PROPRIEDADES DEPENDEM DAS FORÇAS INTERMOLECULARES.

• PONTO DE FUSÃO RELATIVAMENTE BAIXO.

• AMORFOS: HIDROCARBONETOS DE CADEIA LONGA – MACIOS (MANTEIGA, PARAFINA, GRAXA).

• CRISTALINOS: RÍGIDOS E QUEBRADIÇOS DEVIDO AS FORÇAS INTERMOLECULARES MAIS FORTES (SACAROSE; −𝐎𝐇, PF=184°C)

SÓLIDOS MOLECULARES

GELO: Cada Oxigênio está ligado 4 Hidrogênios.

(2 ligações σ e 2 ligação hidrogênio)

H2O(l) = 1,00 g.cm-3 e H2O(s) = 0,92 g.cm-3


FORMAS VARIADAS INDUZ EMPACOTAMENTO VARIADO

ÁGUA vs BENZENO E CO2.

(London)

SÓLIDOS RETICULARES • LIGAÇÕES COVALENTES ENTRE ÁTOMOS. • MATERIAIS RÍGIDOS COM PONTO DE FUSÃO MUITO ALTO.

• DIAMANTE (C sp3) E GRAFITE (LÂMINAS C sp2):

ALÓTROPOS • MATERIAIS CERÂMICOS – ÓXIDOS, SILÍCIO E QUARTZO. • RESISTENTES, ESTÁVEIS E QUEBRADIÇOS. ©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W.

Atkins and L. L. Jones

• CÁTIONS LIGADOS POR “MAR” DE ELÉTRONS, SÓDIO METÁLICO.

• ESTRUTURA DE EMPACOTAMENTO COMPACTO.


SÓLIDOS METÁLICOS

• ESTRUTURA HEXAGONAL DE EMPACOTAMENTO: • ABABAB... (hcp), Mg e Zn. Número coordenação = 12.



• ESTRUTURA CÚBICA DE EMPACOTAMENTO: • ABCABC... (ccp), Al, Cu, Ag e Au. No. coordenação = 12.

ESTRUTURA DE MENOR ENERGIA É PREFERIDA (ESTRUTURA ELETRÔNICA). OBS: EM QUALQUER CASO, APENAS FRAÇÃO DO CUBO É PREENCHIDA. Qual?


ccp: • (8 vértices x 1/8 de esfera)

+ (6 faces x 1/2 de esfera). • Se a medida de cada vértice

= a, então a2 + a2 = 2a2 = (4r)2.

• Portanto, 𝑎 = 81/2𝑟 e o volume do cubo 𝑎3 = 83/2𝑟.

• Como o volume de cada

átomo é 4

3𝜋𝑟3, a fração do

volume do cubo ocupado por átomos é:

163

𝜋𝑟3

83/2𝑟3= 0,74


• SE DEPRESSAO ENTRE TRES ATOMOS FOR COBERTA: BURACO TETRAE DRICO.

4 átomos nos vértices de um tetraedro regular.

2 buracos tetraédricos por átomo em um retículo.


• SE DEPRESSÕES COINCIDEM: BURACO OCTAEDRICO.

6 átomos nos vértices de um octaedro regular.

1 buraco octaédrico para cada átomo em um retículo.

CÉLULAS UNITÁRIAS • MENOR UNIDADE DE REPETIÇÃO EM UM CRISTAL.

• ESTRUTURA CÚBICA DE FACE CENTRADA (fcc). Um átomo no centro de cada face do cubo.

• ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (bcc), Fe, Na e K. Um átomo isolado no centro do cubo.


• ESTRUTURA CÚBICA PRIMITIVA, Po. Forças covalentes superam empacotamento.

Um átomo em cada vértice. Não é compacto.


RETÍCULOS DE BRAVAIS

(14 padrões básicos) • CADA CÉLULA UNITÁRIA

ACOMODA UMA QUANTIDADE DIFERENTES DE ÁTOMOS.

• DEDUÇÃO ESTRUTURA ATRAVÉS DA DENSIDADE.

Empacotamento hexagonal e cúbico são indistinguíveis (NC = 12)

𝑎2 + 𝑓2 = 𝑏2 = 4𝑟 2 e 𝑓2 = 2𝑎2 (Pitágoras) - 𝑎 =4𝑟

31/2


A densidade do Cu é 8,93 g/cm3 e o seu raio atômico é 128 pm. É mais provável que o metal seja (a) cúbico de empacotamento compacto (ccp ou fcp) ou (b) cúbico de corpo centrado (bcc)? Calcular densidade do Cu em ccp e bcc pela relação entre raio e aresta! 4 atomos na ce lula ccp , então massa = 4 x massa do atomo (M/NA). A densidade, d, e , portanto,

𝑑 =𝑚

𝑎3=

4𝑀𝑁𝐴

81/2𝑟 3=

4𝑀

83/2𝑁𝐴𝑟3

𝑑 =4 × 63,55 g ∙ mol−1

83/2 × 6,02 × 1023mol−1 × 1,28 × 10−8cm 3= 8,90 g/cm3


Temos 2 átomos na célula bcc , então massa = 2 x massa do átomo (M/NA). A densidade, d, e , portanto,

𝑑 =𝑚

𝑎3=

2𝑀𝑁𝐴

4𝑟31/2

3 =33/2𝑀

32𝑁𝐴𝑟3

𝑑 =33/2 × 63,55 g ∙ mol−1

32 × 6,02 × 1023mol−1 × 1,28 × 10−8cm 3= 8,17 g/cm3

Fazer para a Ag (144 pm e 10,5 g/cm3). [Resposta: ccp]. Fazer para o Fe (124 pm e 7,87 g/cm3).


ESTRUTURAS IÔNICAS • EMPACOTAMENTO ÍONS (CARGA E

RAIO DIFERENTES).

• ÂNIONS FORMAM BURACOS OCUPADOS PELOS CÁTIONS.

• ESTRUTURA DE SAL-GEMA. Coordenação –(6,6).

• NaCl, KBr, RbI, CaO, AgCl e etc.

• ÂNIONS E CÁTIONS COM RAIOS MUITO DIFERENTES.


𝜌 =raio do menor íon

raio do maior íon=

rmenor

rmaior

• SE 𝟎, 𝟒 ≲ 𝝆 ≲ 𝟎, 𝟕 SAL-GEMA.

MgO (Mg = 72 pm e O = 140 pm).

• SE 𝒓𝐦𝐞𝐧𝐨𝐫 ∼ 𝐫𝐦𝐚𝐢𝐨𝐫 𝐞𝐧𝐭ã𝐨 𝝆 > 𝟎, 𝟕; Coordenação – (8,8).

CsCl (Cs = 167 pm e Cl = 181 pm) – CsBr, CsI, TlCl, TlBr e etc.

• SE 𝝆 < 𝟎, 𝟒; Coordenação – (4,4).

ZnS.

• HÁ EXCEÇÕES! ©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W. Atkins and L. L. Jones


CRISTAIS LÍQUIDOS

• MESOFASE: VISCOSO E MODERADAMENTE ORDENADO.

• FORMA DAS MOLÉCULAS INDUZ AO EMPACOTAMENTO.

• PROPRIEDADES ANISOTRÓPICAS.

• FASE NEMÁTICA: ATRASO.


CRISTAIS LÍQUIDOS





• FASE ESMÉTICA: ALINHAMENTO.


CRISTAIS LÍQUIDOS





• FASE ESMÉTICA: ALINHAMENTO.

• FASE COLESTÉRICA: CAMADAS DIFERENTES DIREÇÕES.


CRISTAIS LÍQUIDOS

• TERMOTRÓPICOS: FASE ENTRE SÓLIDO E LÍQUIDO.

• LIOTRÓPICOS: MICELAS E PAREDES LIPÍDICAS.

LÍQUIDOS IÔNICOS • ÂNION INORG. PEQUENO + CÁTION ORGÂNICO GRANDE.

• CÁTION: ASSIMÉTRICO C/ REGIÃO APOLAR.

Dificulta cristalização.

VANTAGENS:

• BAIXA PRESSÃO VAPOR.

• BAIXA INFRAMABILIDADE.

• BAIXA TOXICIDADE.

• DISSOLVE ORGÂNICOS

E INORGÂNICOS.

• RECICLÁVEL.

• DESIGN FLEXÍVEL. BF4−

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=bf4- tetrahedral&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=diJgyogtNRuq3M&tbnid=ur_GUnh8FnYT5M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.3dchem.com/inorganicmolecule.asp?id%3D75&ei=s7IwU7CvAczMkAfFhIGAAg&psig=AFQjCNE48y_668ebx47tcD1tl6AIfrmQ6A&ust=1395786770630583

MATERIAIS INORGÂNICOS

• Desenvolvimento da civilização

• Novos materiais • Novas tecnologias.

Ex.: Concreto, aço, plásticos, semicondutores...

• Contraste, sólidos iônicos, moleculares e reticulares: isolantes ou semicondutores (elétrons estão restritos aos átomos).

MATERIAIS METÁLICOS

• Conhecidos há + 10 mil anos... sob forma ligas. Ex: Aço liga Fe e C.

• Ligas não ferrosas. Ex: Latão (Cu+Zn) e bronze (Cu+Sn).

• Modelo: cátions juntos por um “mar” de elétrons, portanto, condutores.

• Exceções! - materiais iônicos, supercondutores e polímeros orgânicos (orbitais Π conjugados).

• Brilho

A cor rosa do cobre se deve a absorção de luz na região azul do espectro, em comprimentos de onda próximos de 470 nm. A que separação de energia (em joules) corresponde este comprimento de onda? [Resposta: 4,2 x 10-19 J] A cor amarela do ouro se deve à absorção de luz na região violeta do espectro, em comprimentos de onda próximos de 420 nm. A que separação de energia (em joules) corresponde este comprimento de onda?

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• Maleabilidade e estrutura cristalina.

• Planos de deslizamento.

• No ccp há oito conjuntos de planos.

Ex.: Cu – maleável.

• No hcp só há um conjunto de planos.

Ex.: Zn ou Cd – quebradiços.

LIGAS

• Propriedades dependem composição estrutura cristalina, tamanho e textura dos grãos.

• Ligas homogêneas - distribuem uniformemente. Ex.: Latão e bronze. • Ligas heterogêneas - misturas de fases cristalinas com

composições diferentes. Ex.: Solda estanho-chumbo e amálgama de mercúrio. • Fundem (solidificam) faixa de temperaturas. • Metais bloco d muito utilizados – raios atômicos semelhantes. Ex1.: Cu (133 pm) e Zn (128 pm) usada em moedas. Cu = [Ar]3d104s1 e Zn = [Ar]3d104s2

Ex2.: ferro forjado ou ferro fundido – alto teor C, duro, alto pto fusão e quebradiço – uso em grades ornamentais, blocos de motores.

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Liga Substitucional

• Diferença raios atômicos < 15%.

• Átomos menos abundantes (soluto) distorcem retículo do metal hospedeiro.

• Dificultam fluxo dos elétrons (aumento resistividade).

• Dificultam deslizamento de planos (aumento rigidez).

• Ex: Bronze = Cobre + Zinco.

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Liga Intersticial

• Aço: liga homogênea base Fe (124 pm) e 2% ou menos de C (77 pm).

• Raio atômico soluto 60% do raio atômico do hospedeiro.

• Ligas “macias”:

Ex.: Pb (175 pm e 328°C)

Sn (145 pm e 232°C)

Bi (155 pm e 271°C)

Borrifadores contra incêndios – pto fusão liga = 95°C.

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Ligas não Ferrosas

• Fundidos ou sinterizados (pressão sobre pó de metais).

• Ligas sinterizadas são mais porosas que fundidas. Uso em peças que exigem lubrificação.

• Macios, o Cu (1083oC) e o Sn (283oC) juntos formam o Bronze.

LATÃO

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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A RESISTÊNCIA ELÉTRICA

• Um isolante: alta resistência, não

conduz eletricidade.

• Um condutor: resistência aumenta com aumento da temperatura.

• Um semicondutor: resistência diminui com aumento da temperatura.

• Um supercondutor: resistência quase nula (geralmente em temperaturas muito baixas).

• Um eletrólito sólido e um condutor iônico.

• Condutividade elétrica, κ (kapa – S.m-1), amostra de comprimento l, seção de área A e resistividade R. (1S=1Ω-1)

• 𝜅 =𝑙

𝐴×𝑅

• Condutividade metal ~ 107 S.m-1. • Condutividade semicondutor ~ 10-4 S.m-1. Qual e a resistência de um fio de cobre de comprimento 1,0 m e seção 0,10 mm2? A condutividade do cobre na temperatura normal e 60,7 MS·m-1. [Resposta: 0,16 Ω] Qual e a resistência de uma folha de um semicondutor de espessura 0,10 mm e área 1,0 cm2? A condutividade do semicondutor na temperatura normal e 0,2 mS·m-1

.

Por que um determinado material é condutor?

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TOM e propriedades elétricas

• N orb. atômicos N

moleculares.

• N orb. Moleculares = banda

Ex.: Na, valência (3s) 1 elétron.

N/2 ligantes e N/2 antiligantes.

2 elétrons cada orbital, N orbitais ligantes ocupados.

• Banda preenchida – valência.

• Banda vazia – condução.

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• Metais: Bandas muito próximas (ou superpostas).

• Isolantes: Bandas muito separadas (gap).

• Semicondutores: Bandas relativamente próximas. Resistência diminui com temperatura.

• Uso em dispositivos eletrônicos – controle do fluxo de corrente elétrica.

• Semicondutor intrínseco: (bandas naturalmente próximas)

SEMICONDUTOR TIPO n

• Adição elétrons banda condução.

• Dopagem do sólido c/ impurezas.

• Semicondutor extrínseco (requer dopagem).

Ex.: As ao Si - elétrons adicionais ocupam a banda de condução do silício.

• Tipo n (= negatively).

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SEMICONDUTOR TIPO p

• Retirada elétrons banda valência - não esta completamente preenchida - “buracos”.

• Funciona como uma banda de condução

Ex.: In ao Si – “falta” de elétrons deixam buracos na banda de valência.

• Tipo p (= positively).

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JUNÇÕES p-n

• Diodos, transistores e circuitos integrados, contêm junções p-n

• Corrente flua em uma só direção.

Que tipo de semicondutor e o germânio dopado com arsênio? [Resposta: tipo n]

Que tipo de semicondutor e o antimônio dopado com estanho?

SUPERCONDUTIVIDADE • Resistência=0 quando a T ≤ Ts;

• 1ª. vez em 1911, Hg – Ts = 4K. Atualmente: 130 K.

• Propriedades elétricas e magnéticas fortemente anisotrópicas – presença de camadas.

Pares de Cooper:

• Muitos são cerâmicos (altas

temperaturas).

• Quebradiços – pouco dúcteis!

• Fios: deposição sobre superfície de um fio ou fita de um metal. ©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W.


GQI-00042 & GQI-00048 Aula 06

Education

dipolo diminuem e

c e hi

para odicloro

c e slido

benzeno ou o odicloro

molculas vizinhas e

foras dipolodipolo

o cisdicloro