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A Estrutura dos MateriaisConceitos Gerais
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CAPA
O materialFita adesiva para procedimentos
cirúrgicos
- Aderência mesmo em ambientes úmidos
- Biodegradável- Não dissolve- Não dissolve durante o
tratamento
BIOMIMETISMO
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CAPA- Biomimetismo
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Elementos químicos como materiais
Ouro e prata – uso em joalheria
Alumínio – embalagem para bebidas
Cobre – eletricidade
Carbono – diamante e grafite
..........
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Elementos químicos no mundo
A lista dá uma indicação do riscorelativo para o fornecimento doselementos químicos ou grupos deelementos que precisamos paramanter nossa economia e nossoestilo de vida. A posição de cadaelemento na lista é determinadapor fatores que podem impactarsua oferta, incluindo a abundânciade cada elemento na crostaterrestre, a localização da produçãoe das reservas atuais, e aestabilidade política desses locais.
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Elementos químicos no mundo
• Os dados destacam a importância da China namineração mundial, sobretudo nesta área doschamados “minerais tecnológicos.
• O Brasil está presente entre os elementos com sinalvermelho, graças ao nióbio – o país fornece quase atotalidade do nióbio do mundo, um elementoimportante na indústria do aço, eletrônica,supercondutores e até dos experimentos com a fusãonuclear.
• A lista é encabeçada por minerais como as terras raras,grupo da platina, o nióbio e o tungstênio.
• Segundo os organizadores da lista, não há nenhumrisco de esgotamento das reservas de nenhum dosminerais listados, sendo que os maiores riscos aofornecimento são “fatores de risco humanos” –geopolítica e nacionalismo – e acidentes.
http://overbr.com.br/noticias/minerais-tecnologicos-entram-em-sinal-vermelho-de-extincao-brasil-no-meio-deles
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História
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História
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O ÁTOMO
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Núcleo = Prótons + Nêutrons
Elétron 9,11x10-31 Kg -1,60 x10-19 C
Proton 1,67x10-27 Kg +1,60x10-19 C
Neutron 1,67x10-27 Kg -----
O átomo
O elemento químico
Número de protons – Número atômico (Z)
Massa atômica (A) – Massa de protons + Massa de neutrons
ISOTOPOS
Unidade de massa atômica (uma)
1/12 da massa atômica do isótopo mais comum do carbono
uma/átomos = g/mol
Estrutura atômica
Elétron
núcleo
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Não queremos discutir os modelos atômicos
Conceito Quântico
Energia eV Energia J
Modelo atômico
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Conceitos gerais de química
Tabela periódica – estrutura eletrônica dos átomos
Temperatura de fusão
Energia de ionização EI
Afinidade eletrônica AE
Raio atômico e Raio Iônico
Eletronegatividade
Ligações químicas
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Da Criação do universo ????Existem 92elementos químicos estáveisO mais simples é o hidrogênio e o mais complexo o urânio
Tabela Periódica
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Surge a ideia de classificar os elementos por suas semelhanças químicasPrimeiros dados século XVIII –LavoisierDimitry Ivanovitch Mendeleiev – Tabela de periodicidades Tabela com espaços vazios
Tabela Periódica
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Tabela Periodica e temperatura de fusão
Para a temperatura de fusão não existe umatendência de comportamento
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Tabela Periódica e temperatura de fusão
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Energia de ionização
Energia necessária para remover o elétron mais distante do núcleo de um átomo isolado, no estado gasoso.
Calcular EI – modelo de bohre equação de schrudinger. Z= carga do núcleo e n= número quântico principal
𝑎𝑡𝑚 𝑔 + 𝐸𝐼 → í𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 + 𝑒−
EI=13,6𝑧2
𝑛2
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Afinidade eletrônica
Variação da energia (eV) associada ao processo de um átomo isolado no estado gasoso absorver um elétron.
Pode assumir valores positivos ou negativos. Positivos quando libera energia para formação do íon e negativo se absorve energia para a formação do íon
𝑎𝑡𝑚 𝑔 + 𝑒− → í𝑜𝑛 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜
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Raio atômico e Raio iônico
Ions positivos tem raio iônico menor que o raio atômico
Ions negativos tem raio iônico maior que o raio atômico
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Eletronegatividade
Mede a tendência de interação entre átomos. 𝜒 =𝐼𝐸 + 𝐸𝐴
2
𝜒 =0,31(𝑛+1±𝑐)
𝑟+ 0,5
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Números Quânticos Número quântico principal (n) – numero inteiro a partir da unidade, ou K,L,M,N
Número quântico (L) – nível da subcamada – s, p, d, f
Número quântico (ml) – numero de estado energético de cada subcamada - v
Momento de spin (m) - +1/2 -1/2
Número
quântico
principalDesignação Subcamadas
Número de
estados
Número de elétrons
Por subcamada Por camada
Princípio de exclusão de Pauli
Estado Fundamental
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Elétron de valência Elemento Número Atômico Configuração Eletrônica
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Numero atômico
Elétrons em seus
niveis de energia
Simbolo
Nome
Massa atômica
média
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Período
Não apresentam propriedades similares
O primeiro elemento da linha é reativo
O ultimo elemento da linha é inerge
Grupo ou Família
Propriedades Similares
Mesmo número de elétrons de valência
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Os Metais na Tabela Periódica
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As Cerâmicas na Tabela Periódica
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Os Polimeros na Tabela Periódica
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Os Semicondutores na Tabela Periódica
Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.
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Ligações primarias
Iônica – elétrons transferidos do átomo mais eletropositivo para o átomo mais eletronegativo. Associado a diferença de eletronegatividade maior que 2,0Exemplo – NaCl, CaF2, MgO
Covalente – elétrons compartilhados entre dois átomos. Associado a diferença de eletronegatividade menor do que 0,4Exemplo – H2 , N2, O2
O que acontece se a diferença de eletronegatividade está entre 0,4 e 2,0?
Ligações metálicas
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Iônica – covalente = fração covalente
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Ligações químicas
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Ligações químicas – Espaçamento Interatômico
Na distância de equilíbrio, a força de atração
entre os íons é compensada pela força de
repulsão entre as nuvens eletrônicas
Força de repulsão possui origem
quântica. Princípio de Exclusão de
Pauli: duas partículas não podem
ocupar o mesmo estado quântico.
r
Força de atração possui origem
eletrostática, interação
Coulombiana, interações dipolares,
interações entre elétrons na última
camada.
r
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Energia de ligação é a energia associada com a formação da ligação partindo da condição inicial que
os átomos (íons) estão inicialmente separados de uma distância infinita.
Quanto mais fundo o poço, mais estável é a ligação, maior é o ponto de fusão/ebulição
Sempre que uma ligação é formada, o sistema apresenta uma redução de energia.
A energia é mínima na condição interatômica de equilíbrio (poço de potencial).
Força de atração e de repulsão em
função da distância interatômica r
para dois átomos isolados
Energia potencial em função da
distância interatômica r para dois
átomos isolados
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Ligações químicas –Propriedades
Valores típicos para a0 são da ordem de
0.3nm (0.3x10-9m)
Valores típicos para a energia de ligação
são entre 600 e 1500 kJ/mol
A energia de ligação está diretamente
relacionada com o ponto de fusão do
material
Tipo de Ligação
Iônico
Covalente
Metálica
Van der Waals
Energia de Ligação
Kcal/mol
150-370
125-300
25-200
< 10
Modulo de elasticidade
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Ligações químicas –Propriedades
Os átomos estão constantemente vibrando ao redor da posição de equilíbrio.
• A distância interatômica de equilíbrio, ao, só é bem definida quando a temperatura é 0 K.
• Normalmente o poço de potencial não é simétrico e a distância interatômica média aumenta gerando a EXPANSÃO
TÉRMICA.
•curva encontra-se na forma de um
poço de energia potencial, e o
espaçamento interatômico em
condições de equilíbrio a uma
temperatura de 0 K, ro, corresponde
ao ponto mínimo no poço de energia
potencial.
• um incremento na temperatura,
aumenta a energia vibracional
fazendo com que a distância
interatômica média aumente.
Coeficiente de expansão térmica
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Ligações químicas –Propriedades
Curva Assimétrica Curva Simétrica
A expansão térmica se deve à curva do
poço de energia potencial ser assimétrica, e
não às maiores amplitudes vibracionais dos
átomos em função da elevação da
temperatura.
Se a curva da energia potencial fosse
simétrica não existiria qualquer variação
liquida ou global na separação interatômica
e, consequentemente, não existiria
qualquer expansão térmica.
Coeficiente de expansão térmica
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Ligações
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As propriedades macroscópicas dos
materiais dependem essencialmente
do tipo de ligação entre os átomos.
Covalente
Metálica
Iônica
Secundária
Polimeros
Semicondutores
Cerâmicas e vidros
Metais
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Transição contínua entre forças de ligação
Cerâmicas Iônicas
Sais
Vidros Iônicos
Polímeros
Polimeros
DiamanteGrafita
Cristal líquido
Semicondutores dopados
Metais de transição
Ligas
Metais alcalinosIônico
Covalente
Metálico
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Resumo – Ligações químicas
http://www.acobrasil.org.br/http://www.cimm.com.br/portal/
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Para Estudar
1 – Cite sucintamente as principais diferenças entre as ligações iônicas, covalentes e metálicas2 – Calcule os percentuais de caráter iônico para as ligações interatômicas para os compostos TiO2, ZnTe, CsCl, InSb e MgCl23 – Faça um gráfico da energia de ligação em função da temperatura de fusão para os metais listados na tabela 2.3. usando esse gráfico faça uma estimativa para a energia de ligação do cobre , que possui uma temperatura de fusão de 1084 C4 – Qual(is) o(s) tipo(s) de ligação (ões) seria(m) esperado(s) para cada um dos seguintes materiais . Latão,borracha, sulfeto de bário, xenônio sólido, bronze, náilon e fosfeto de alumínio.