A Estrutura dos MateriaisConceitos Gerais

CAPA

O materialFita adesiva para procedimentos

cirúrgicos

- Aderência mesmo em ambientes úmidos

- Biodegradável- Não dissolve- Não dissolve durante o

tratamento

BIOMIMETISMO

CAPA- Biomimetismo

Elementos químicos como materiais

Ouro e prata – uso em joalheria

Alumínio – embalagem para bebidas

Cobre – eletricidade

Carbono – diamante e grafite

..........

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.

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

História

História

O ÁTOMO

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

Não queremos discutir os modelos atômicos

Conceito Quântico

Energia eV Energia J

Modelo atômico

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

Da Criação do universo ????Existem 92elementos químicos estáveisO mais simples é o hidrogênio e o mais complexo o urânio

Tabela Periódica

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

Tabela Periodica e temperatura de fusão

Para a temperatura de fusão não existe umatendência de comportamento

Tabela Periódica e temperatura de fusão

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

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

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

Eletronegatividade

Mede a tendência de interação entre átomos. 𝜒 =𝐼𝐸 + 𝐸𝐴

2

𝜒 =0,31(𝑛+1±𝑐)

𝑟+ 0,5

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

Elétron de valência Elemento Número Atômico Configuração Eletrônica

Numero atômico

Elétrons em seus

niveis de energia

Simbolo

Nome

Massa atômica

média

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

Os Metais na Tabela Periódica

As Cerâmicas na Tabela Periódica

Os Polimeros na Tabela Periódica

Os Semicondutores na Tabela Periódica

Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.

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

Iônica – covalente = fração covalente

Ligações químicas

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

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

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

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

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

Ligações

As propriedades macroscópicas dos

materiais dependem essencialmente

do tipo de ligação entre os átomos.

Covalente

Metálica

Iônica

Secundária

Polimeros

Semicondutores

Cerâmicas e vidros

Metais

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

Resumo – Ligações químicas

http://www.acobrasil.org.br/http://www.cimm.com.br/portal/

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.