Estrutura x propriedades

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Relação Estrutura x Propriedades
§ da estrutura em escala atômica § da microestrutura (estrutura em escala intermediária)

• As propriedades “cotidianas” dos materiais dependem

Alumínio
(estrutura cúbica)

Magnésio
(estrutura hexagonal)

Fibras de vidro em uma matriz de polímero.

Ex: Alumina porosa e não-porosa
Poros

50 µm

50 µm

A presença de poros causa espalhamento deluz e o material se torna opaco.
Lâmpada de vapor de sódio. O gás em alta temperatura (1000ºC) é guardado dentro de um cilindro translúcido de alumina.

A eliminação dos poros através da adição d 0.1% de MgO gera um material translúcido

Microestrutura de uma Solda

Seleção de Materiais
§ Requerimento: resistir a altas pressões (14MPa)
Resistência Metais Cerâmicas PolímerosSemicondutores Compósitos Flexibilidade Custo

• Ex: Cilindro de armazenamento de gases

Seleção de Materiais
§ Requerimento: resistir a altas pressões e ser leve § Aqui o custo é menos importante do que a funcionalidade
ØPrefere-se um material leve e forte, mesmo sendo caro.

• Ex: Vaso de pressão de uma aeronave

Resistência Metais Cerâmicas Polímeros Semicondutores Compósitos

FlexibilidadeLeveza

LIGAÇÕES ATÔMICAS

Ligação Atômica
§ As propriedades macroscópicas dos materiais dependem essencialmente do tipo de ligação entre os átomos. § O tipo de ligação depende fundamentalmente dos elétrons. § Os elétrons são influenciados pelos prótons e neutrons que formam o núcleo atômico. § Os prótons e neutrons caracterizam quimicamente o elemento e seus isótopos.

• Porque estudara estrutura atômica ?

Estrutura Atômica
Mpróton = Mneutron = 1.66x10-24g= 1 amu amu = atomic mass unit unidade atômica de massa Em uma grama teremos
1g 1.66 x10 −24 g amu = 6.023 x10 23 amu

úcleo contendo rótons - dão o número atômico eutrons - dão o número isotópico

NA= Número de Avogad

Melétron = 0.911x10-27g Mpróton = 1822 Melétron =>

praticamente toda a massa do átomo est nonúcleo.

Elétrons “girando” em volta do úcleo em níveis de energia iscretos.

Responsáveis pela ligação atômica

Orbitais e níveis de energia

• Os elétrons são atraídos pelos prótons • Os elétrons se distribuem em orbitais
§ Níveis de energia bem definidos
ØOs elétrons não podem assumir níveis intermediários ØPara trocar de nível, os elétrons tem que receber a energia exata quediferencia dois níveis.

§ A energia é função da distância dos elétrons ao núcleo
ØQuanto mais perto do núcleo mais ligado o elétron ØQuanto mais longe do núcleo menos ligado

§ Se o elétron recebe energia suficiente, ele é arrancado, se torna um elétron livre e o átomo é ionizado

Classificação das Ligações
§ Iônica § Covalente § Metálica § van der Waals
ØDipolo permanente ØDipolo induzido• Ligações Primárias ou Fortes

• Ligações Secundárias ou Fracas

Ligação Iônica
Cl • O Sódio tem apenas um elétron na última camada. Este elétron é fracamente ligado porque os outros 10 elétrons blindam a atração do núcleo. • O Cloro tem 7 elétrons na última camada. Se adquirir mais um elétron forma uma configuração mais estável. • O Sódio perde um elétron e se ioniza, ficando com cargapositiva (cátion). • O Cloro ganha o elétron e também se ioniza, ficando Negativo (âNion). • Os íons se ligam devido à atração Coulombiana entre cargas opostas. • Note a diferença entre o raio atômico e o raio iônico.

• Formada entre dois átomos que se ionizam

Na

Na+

Cl-

Espaçamento Interatômico
a a0
0.10 0.10 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 0.04 0.02 0.02
Força Força

0.10

−a Forçaatraçãoρ Força dede atração FRe(entre os íons) p. = λe

0.08 0.06 0.04 0.02

Força resultante

0.00 0.00

-0.02 -0.02
-0.04 -0.04 -0.06 -0.06 -0.08 -0.08 -0.10 -0.10

0

5

10

15

20

25

30 nm

0.00 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.10 0 5 10 15 20 25 30

nm

FAtr .

Força KQ1Qde repulsão 2 = Força deas nuvens (entre repulsão 2 aeletrônicas)
Distância Distância...
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