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PROFESSORA: Shaiala Aquino

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Apresentação em tema: "PROFESSORA: Shaiala Aquino"— Transcrição da apresentação:

1 PROFESSORA: Shaiala Aquino
Faculdade de Tecnologia e Ciências – FTC Colegiado de Engenharia Civil Química Geral Ligações Químicas e Materiais. Aycvacv Cacbdahc PROFESSORA: Shaiala Aquino

2 Ligações Químicas São forças que unem átomos formandos moléculas, agrupamentos de átomos ou sólidos iônicos. Os elétrons mais externos do átomo são os responsáveis pela ocorrência da ligação química.

3 Quebram-se facilmente Conduzem corrente elétrica
Ligações Químicas Quebram-se facilmente As ligações químicas tem forte influência sobre diversas propriedades dos materiais. vidro Conduzem corrente elétrica Difícil de quebrar metais aço Isolantes

4 Por que os átomos se ligam?
Ligações Químicas Por que os átomos se ligam? Para ficar estáveis! Menos estáveis Mais estáveis Átomos isolados Átomos ligados Energia

5 Tipos de Ligações Químicas.
Dependendo da energia envolvida na ligação elas podem ser divididas em: Fortes (Iônicas; Covalentes e Metálicas). Fracas (Van Der Waals, Dipolo-Dipolo e Ponte de Hidrogênio).

6 Atração eletrostática entre íons de cargas opostas.
Ligação Iônica. Atração eletrostática entre íons de cargas opostas. PERDE 1 ELÉTRON + + Na Na Cl Cl CLORETO DE SÓDIO Formam-se quando um elemento com baixa energia de ionização cede um elétron a um elemento com elevada afinidade eletrônica.

7 Formação do Sólido Iônico (NaCl).

8 Energia das Ligações Iônicas.
A estabilidade de um composto iônico depende da interação de todos os íons. Energia de rede: é a energia necessária para dissociar completamente um mol de composto iônico sólido nos seus íons no estado gasoso. NaCl(s) Na+(g) + Cl -(g) ∆H = +787 kJ/mol Esta energia não pode ser medida diretamente, mas pode ser obtida a partir de um ciclo de Born-Haber, que mostra todos os passos que contribuem para a energia total da reação de formação do composto iônico.

9 Formação de Um Composto Iônico Sólido.
Etapa Processo ∆H, Kj/mol A Na(s) Na(g) +108 (energia absorvida) B 1/2Cl2(g) Cl(g) +121 (energia absorvida) C Na(g) Na+(g) + e- +495 (energia absorvida) D e Cl(g) Cl-(g) -348 (energia liberada) E Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) -787 (energia liberada) Total Na(s) + 1/2Cl2(g) NaCl(s) - 411 (energia líquida liberada)

10 Ciclo de Born - Haber. Na(s) + 1/2 Cl2(g) NaCl(s)
Cl(g) + e Cl-(g) kJ/mol Na(g) Na+(g) + e- 495.8 kJ/mol Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) H = ? 1/2 Cl2(g) Cl(g) 122 kJ/mol Na(s) Na(g) 107.3 kJ/mol Na(s) + 1/2 Cl2(g) NaCl(s) Htotal = -411 kJ/mol H1 + H2 + H3 + H4 + H5 = Htotal H5 = -787 kJ/mol ∆Hrede = kJ/mol

11 Ligação Covalente. PERDE 1 ELÉTRON
A ligação covalente ocorre quando os dois átomos têm a mesma tendência de ganhar e perder elétrons.Compartilhamento de elétrons. PERDE 1 ELÉTRON O comprimento e força da ligação química resultam do equilíbrio devido à repulsão entre cargas iguais e atração entre cargas opostas. +

12 Comprimento da Ligação Covalente.
Define-se comprimento da ligação como sendo a distância entre os núcleos de dois átomos ligados numa molécula.

13 Ligação Covalente. N N N N N N N 2 Quando cada um dos átomos ligantes
contribui com um elétron para a formação do par. 2 2 3 N (Z = 7) 1s 2s 2p N N N N FÓRMULA ELETRÔNICA N N FÓRMULA ESTRUTURAL PLANA N FÓRMULA EMPÍRICA 2

14 Compostos iônicos: sólidos de ponto de fusão elevado.
Propriedades de Compostos Covalentes e Iônicos. Compostos covalentes: geralmente gases, líquidos ou sólidos de baixo ponto de fusão Compostos iônicos: sólidos de ponto de fusão elevado. Propriedade NaCl CCl4 Aspecto sólido branco líquido incolor Tfusão/ °C Tebulição/ °C solubilidade em H2O elevada bastante baixa Condutividade elétrica sólido mau mau fundido bom mau

15 Estruturas de Ressonância.
Ozônio, O3 Ambos os comprimentos são iguais: A Ressonância: uma única estrutura de Lewis falha em descrever de forma precisa a estrutura eletrônica real A molécula do ozônio é um híbrido de ressonância das duas estruturas. Ordem de cada ligação: 1,5

16 Eletronegatividade Cresce
É a medida da capacidade de um átomo atrair para si os pares de elétrons compartilhados numa ligação. Cresce

17 Teoria do elétron livre de Drude e Lorentz.
Ligação Metálica Teoria do elétron livre de Drude e Lorentz. Os metais possuem uma baixa eletronegatividade, os mesmos perdem seus elétrons muito facilmente. Esses elétrons livres formam uma nuvem eletrônica que mantém os íons metálicos sempre unidos formando a chamada ligação metálica.

18 Características dos Compostos Metálicos.
Alta condutividade elétrica e térmica. Permitem grande deformação plástica pois as ligações são móveis ou seja não são rígidas como as iônicas e as covalentes. Possuem o brilho metálico, como os elétrons são muito móveis trocam de nível energético com facilidade emitindo fótons. Aço - Fe e C. Aço inoxidável - Fe, C , Cr e Ni. Amálgama dental - Hg, Ag e Sn Bronze – Cu e Sn Latão – Cu e Zn

19 Ligas. Liga é a mistura, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou com outros elementos. Deve ter composição cristalina e comportamento com metal. Geralmente as ligas tem propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que as dos metais puros.

20 Requisitos das Ligas na Construção Civil.
Aparência • sólidos a temperaturas ordinárias • porosidade não aparente • brilho característico, que pode ser aumentado por polimento ou tratamento químico. Densidade • varia bastante de uma liga para outra. Geralmente vai de 2,56 a 11,45 sendo que a platina atinge 21,30. Dilatação e Condutividade Térmica A título de comparação, apresentamos os coeficientes de dilatação seguintes: • concreto: 0,01 mm/m/ºC • vidro: 0,08 mm/m/ºC • metais: 0,10 a 0,03 mm/m/ºC

21 Ligas na Construção Civil.
A liga mais utilizada na construção civil é o aço, pelo seu largo uso como armação nos concretos. Alumínio, consagra-se definitivamente em segundo lugar entre os metais mais utilizados. Quanto mais puro o alumínio, maior a resistência à corrosão e menor a resistência mecânica. A liga com 3% de cobre, 1% de manganês e 0,5% de magnésio, gera o duralumínio, material que substitui o aço em muitas situações.

22 Características das Ligas Ferrosas:
São Divididas em Dois Grupos: Ligas Ferrosas – O Fe é o elemento principal. Ligas Não Ferrosas – Não tem como base o Fe. Características das Ligas Ferrosas: Aços: Ligas de Fe ao C. Aços comuns ao C – Concentrações residuais de impurezas além de C e Mn.

23 Ligas Ferrosas. Aço Doce: < 0,20 % de C;
Características: São maleáveis e dúcteis. Microestrutura: Ferrita e Perlita; Usados para fazer cabos, pregos e correntes. Aços médio: 0,20% < C < 0,60%; Características: São mais duros que o aço doce. Usados para fazer vigas e trilhos de trens, engrenagens e componentes estruturais de alta resistência. Aços com alto teor de C: 0,6% < C < 1,5 %; Características: Mais duros e resistentes; Resistente ao desgaste e abrasão; Usados na fabricação de ferramentas.

24 Ligas Ferrosas. O Vanádio e o Cromo podem ser adicionados para conceder força e aumentar a resistência à fadiga e à corrosão. Exemplo: Um trilho de trem de aço usado na Suécia em linhas suportando carregamentos pesados de minério contém 0,7 % de C, 1% de Cr e 0,1 % de V. Uma das mais importantes ligas de Ferro é o aço inoxidável, que contém aproximadamente 0,4 % de C, 18 % de Cr e 1 % de Ni.

25 Influência da Energia de Ligação em Algumas Propriedades dos Materiais.
Quanto maior a energia envolvida na ligação química há uma tendência de: Maior ser o ponto de fusão do composto; Maior a resistência mecânica; Maior a dureza; Maior o módulo de elasticidade; Maior a estabilidade química; Menor a dilatação térmica.

26 Materiais Cerâmicos. Combinações de metais com elementos não metálicos, os cerâmicos são muito duros, porém frágeis. Os principais tipos são os óxidos, nitretos e carbetos, e pertencem a este grupo os argilo-minerais, cimento e vidros. Podem apresentar ligações covalentes, ligações iônicas ou alguma combinação das duas. Geralmente são isolantes de calor e eletricidade; Estáveis à altas temperaturas, resistentes a corrosão e desgaste, não se deformam com facilidade e são menos densas que os metais usados para aplicações de altas temperaturas. Com relação às propriedades mecânicas as cerâmicas são duras e quebradiças;

27 Os Materiais Cerâmicos na Tabela Periódica
Os cerâmicos são constituídos de metais (alguns apenas) e a maioria de não-metais.

28 A Ligação Iônica e as Estruturas Cristalinas das Cerâmicas.
Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades (um alta e outro baixa); Os elétrons de valência são “transferidos” entre átomos produzindo íons; A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua; A ligação é forte, por isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto. Como consequência da ligação ser predominantemente iônica a estrutura cristalina das cerâmicas são compostas por íons carregados eletricamente (CÁTIONS E ÂNIONS)

29 Percentual de Caráter Iônico
Percentual de Caráter Iônico das Ligações Interatômicas Para Vários Materiais Cerâmicos. Material Percentual de Caráter Iônico CaF2 89 MgO 73 NaCl 67 Al2O3 63 SiO2 51 SiN4 30 ZnS 18 SiC 12

30 Estruturas Cristalinas das Cerâmicas.
A extrema fragilidade e dureza dos cerâmicos vem da natureza das suas ligações atômicas iônicas ou covalentes. As estruturas cristalinas, quando presentes,são extremamente complexas Exemplo: O óxido de Silício (SiO2) pode ter três formas cristalinas distintas: quartzo, cristobalite e tridimite

31 Propriedades Térmicas e Físicas dos Cerâmicos.
Densidade: 2-3 g/cm3; Embora os materiais cerâmicos sejam em geral isolantes de calor e eletricidade, há uma classe de materiais cerâmicos que são supercondutores; A dilatação térmica é baixa comparada com metais e polímeros.

32 Classificação dos Materiais Cerâmicos.
CRISTALINOS AMORFOS (VIDROS) VIDRO-CERÂMICOS Incluem os cerâmicos à base de Silicatos, Óxidos, Carbonetos e Nitretos Em geral com a mesma composição dos cristalinos, diferindo no processamento Formados inicialmente como amorfos e tratados termicamente O Silício e o Oxigênio formam cerca de 75% da crosta terrestre, sendo materiais de ocorrência comum na natureza e de baixo custo ! Os cerâmicos avançados são baseados em óxidos, carbonetos e nitretos com elevados graus de pureza

33 CERÂMICOS CRISTALINOS DE SILICATOS
2 64 9 25 Cimento Portland 1 30 5 Porcelana steatite 6 32 61 Porcelana eléctrica ---- 72 28 Mulita refractária 45-25 50-70 Tijolo refractário 4 96 Sílica refractária Outros CaO MgO K2O Al2O3 SiO2 Composição (% em peso) Os cerâmicos cristalinos à base de Silicatos não são usados como materiais estruturais (não são considerados cerâmicos avançados)

34 Caráter Iônico e Covalente de um Cerâmico

35 Caráter Iônico e Covalente de Alguns Cerâmicos


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