Livro ciencias dos materiais

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A compreensão de muitas propriedades físicas dos materiais está baseada no conhecimento das forças interatômicas que unem os átomos.
Átomo Átomo

À medida em que os átomos se aproximam, cada um exerce forças sobre o outro.

Essas forças podem ser atrativas ou repulsivas, e a magnitude de cada uma delas é uma função da separação ou da distância interatômica.
Átomo Átomo

A origem de umaforça atrativa FA depende do tipo específico de ligação que existe entre os dois átomos.

Quanto maior a energia envolvida na ligação química há uma tendência de: Maior o ponto de fusão do composto Maior a resistência mecânica Maior a dureza Maior o módulo de elasticidade Menor a dilatação térmica Maior a estabilidade química

A magnitude de FA varia com a distância. As camadas eletrônicas maisexternas dos dois átomos começam a se superpor, com a formação de uma intensa força repulsiva FR.

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A força líquida FL entre os dois átomos é exatamente a soma das componentes de atração e repulsão: FL = FA + FR

Os centros dos dois átomos irão permanecer separados pela distância de equilíbrio r0. Nesta posição: - FA: neutralizam qualquer tentativa de separá-los; - FR:neutralizam qualquer tentativa de aproximá-los.

Quando FA + FR são iguais, não existe força resultante: FA + FR = 0

Energia de ligação: energia necessária para separar os dois átomos até uma distância de separação infinita. Energia de ligação: sua magnitude e a forma da curva varia de material para material e do tipo de ligação atômica.

Embora o tratamento anterior tenha abordado sobre ainteração entre dois átomos, a condição é mais complexa para os materiais sólidos:

Algumas propriedades dos materiais dependem de E0, da forma da curva e do tipo de ligação.

Interação entre força e energia

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- materiais com grande energias de ligação em geral também possuem temperaturas de fusão elevadas;

Existem três diferentes tipos de ligações primárias ou ligaçõesquímicas encontradas nos sólidos: - iônica; - covalente; - metálica. Cada tipo de ligação se origina da tendência dos átomos para se tornarem estáveis.

Também são encontradas forças e energias secundárias ou físicas em muitos materiais sólidos. Estas são mais fracas do que as primárias, mas ainda assim influenciam as propriedades físicas de alguns materiais. Seccundárias ou ligações de VAN DER WAALSA ligação iônica é encontrada sempre nos compostos cuja composição envolve tanto elementos metálicos como elementos nãometálicos; Os átomos de um elemento metálico perdem seus elétrons de valência com facilidade para os átomos não-metálicos;

O cloreto de sódio (NaCl) é o material iônico clássico. Um átomo de sódio pode assumir a estrutura eletrônica do neônio pela transferência do seuelétron de valência para o átomo de cloro.

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Átomo de Sódio (Na)

Átomo de Cloro (Cl)

No NaCl, todo o sódio e todo o cloro existem como íons. Força de Coulomb: íons positivos e negativos, em virtude das suas cargas elétricas líquidas, se atraem uns aos outros.

Ligação Iônica
K L M K L M

Na+= Ne (cátion)

Cl-= Ar (ânion)

A ligação iônica é denominada nãodirecional,isto é, a magnitude da ligação é igual em todas as direções ao redor do íon.

A ligação predominante nos cerâmicos é a ligação iônica.

materiais Os materiais iônicos são, por característica, materiais duros e quebradiços e, além disso, isolantes elétricos e térmicos.

As energias de ligação, que variam geralmente na faixa entre 600 e 1500 kJ/mol são relativamente grandes, o que se reflete naforma de temperaturas de fusão elevadas, módulo de elasticidade.

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Na ligação covalente as configurações eletrônicas estáveis são adquiridas através do compartilhamento de elétrons. Dois átomos ligados de maneira covalente irão contribuir cada um com pelo menos um elétron para a ligação, e os elétrons compartilhados podem ser considerados como pertencendo a ambos os...
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