Ciências de Materiais I

Apresentação em tema: "Ciências de Materiais I"— Transcrição da apresentação:

1 Ciências de Materiais I
Prof. Nilson C. Cruz

2 Aula 2 Ligação Química

3 Diferença entre materiais Diferença entre arranjos atômicos
= Diferença entre arranjos atômicos

4 N P N Átomos e e Carga (x 1,6x10-19C) Massa (x 1,673x10-24 g) N 1,001
1,001 P 1 e -1 1/1836 P N N e

5 Número atômico (Z) = nº de prótons
Massa atômica (A) ≈ Z + nº de nêutrons 1 mol = 6,02x1023 átomos (número de Avogadro) Raio Nuclear ≈ m Raio Atômico ≈ 10-10m (1 angstron, 1Å) 1 uma = 1/12 massa 12C 1 uma/átomo (ou molécula) = 1 g/mol

6 Exemplo (100g)(6,023×10 ) nº de átomos Ag = (107,87)
Sabendo que o peso molar da prata é 107,87 g/mol, calcule o número de átomos em 100 g de Ag? Solução: (100g)(6,023×10 ) 23 átomos nº de átomos Ag = mol (107,87) g mol = 5,58x1023 átomos

7 Elétrons Químicas Mecânicas Elétricas Ópticas Térmicas Propriedades

8 Estrutura Eletrônica P
Átomo de hidrogênio Energia P Níveis de Energia

9 Transição Eletrônica Fóton Energia P ΔE n = 2 P n = 1

10 ΔE = hν ou ΔE = hc/λ Transição Eletrônica
h = 6,63x10-34 Js = constante de Planck ν = freqüência do fóton c = velocidade da luz λ = comprimento de onda do fóton

11 13,6 2π2me4 E = - ———— = - —— eV n2 n2h2 Átomo de Bohr
n=1,2,3,... = nº quântico principal m = 9,1x10-31 kg e = 1,6x10-19C 1eV = 1,6x10-19 J

12 Átomo de hidrogênio (Bohr)
n = ∞ (0,0eV) n = 4 (-0,8eV) n = 3 (-1,5eV) n = 2 (-3,4eV) n = 1 (-13,6eV)

13 Interferência de ondas mecânicas

14 Difração de elétrons

15 Difração de elétrons

16 Difração de elétrons

17 Difração de elétrons

18 Dubleto do sódio

19 Experiência de Stern-Gerlach

20 Modelo de Bohr = LIMITADO
Modelo ONDULATÓRIO 

21 Bohr x mecânica ondulatória
Partícula Onda-partícula n Quatro números quânticos Orbitais Probabilidade

22 Bohr x mecânica ondulatória
Ondulatório

23 Modelo Ondulatório Cada elétron atômico é representado por quatro números quânticos

24 Número quântico principal n  camadas
n = 1 (K) 4 prótons 5 nêutrons n = 2 (L)

25 Número quântico secundário l  subcamadas
l = 0,1,2,3,...,n-1 = s,p,d,f

26 ml  estados energéticos nas subcamadas
ml = -l,...,0,...,+l

27 ms  momento de spin ms = +1/2 ms = -1/2

28 Bohr Ondulatório Energia (eV)

29 Dubleto do sódio

30 Princípio da Exclusão de Pauli
Cada estado ou orbital eletrônico pode comportar no máximo dois elétrons, que devem possuir spins opostos.

31 Padrão para distribuição de elétrons
(f) 1 (K) 2 2 (L) 6 3 (M) 10 4 (N) 14 5 (0) 6 (P)

32 Distribuição eletrônica
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

33 Distribuição eletrônica
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2 Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 Camada de valência

34 Distribuição eletrônica
He: 1s2 2s2 Ne: 1s2 2s2 2p6 Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Kr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 Xe: [Kr] 4d10 5s2 5p6 Rn: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6

35 Distribuição eletrônica
Camada de valência completa = Estrutura eletrônica estável

36 Átomos ganham, perdem ou compartilham elétrons para atingir configuração estável

37 Tabela Periódica  Semicondutores III-V Eletropositivos II-VI
Eletronegativos

38 Ligações Químicas Ligações Iônicas

39 Ligações Iônicas © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

40 Ligações Químicas Ligações Covalentes

41 Ligações Covalentes © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

42 Mar de elétrons de valência
Ligações Químicas Ligações Metálicas Núcleo dos íons Mar de elétrons de valência

43 Ligações Metálicas © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

44 Ligações de van der Waals

45 Forças de London (dipolos induzidos)
Ligações de van der Waals Forças de London (dipolos induzidos)

46 Interações de Keesom (dipolos permanentes)
Ligações de van der Waals © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™ Interações de Keesom (dipolos permanentes)

47 Ligações de van der Waals
Interações de Debye Dipolo induzido – Dipolo permanente

48 PVC © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

49 Fração Covalente = e-0,25ΔE Fração Covalente = e-0,25(3,5-1,8) = 0,486
Cerâmicas e semicondutores  Ligações mistas Fração Covalente = e-0,25ΔE ΔE = diferença de eletronegatividade 2 Ex. SiO2 Fração Covalente = e-0,25(3,5-1,8) = 0,486 2

50 e Espaçamento Interatômico
Energia de Ligação e Espaçamento Interatômico © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™ Energia de ligação Espaçamento Interatômico Ligação Energia (eV) Iônica 6,0 – 16,0 Covalente 5,0 – 13,0 Metálica 1,0 – 9,0 Van der Waals <0,5

51 Energia de Ligação e Temperatura de Fusão

52 e Módulo de Elasticidade
Força de Ligação e Módulo de Elasticidade © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™

53 e Coeficiente de Expansão Térmica
Energia de Ligação e Coeficiente de Expansão Térmica © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™