ciências de materiais i - prof. nilson – aula 2 ciências de materiais i prof. nilson c. cruz
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Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 2
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Ciências de Materiais IProf. Nilson C. Cruz
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Aula 2
Ligação Química
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Diferença entre materiais
=
Diferença entre arranjos atômicos
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e
e
P PN
N
Carga (x 1,6x10-19C)
Massa (x 1,673x10-24 g)
N 0 1,001
P 1 1
e -1 1/1836
Átomos
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Número atômico (Z) = nº de prótons
Massa atômica (A) ≈ Z + nº de nêutrons
1 mol = 6,02x1023 átomos (número de Avogadro)
Raio Nuclear ≈ 10-14 m
Raio Atômico ≈ 10-10m (1 angstron, 1Å)
1 uma = 1/12 massa 12C
1 uma/átomo (ou molécula) = 1 g/mol
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ExemploSabendo que o peso molar da prata é 107,87 g/mol, calcule o número de átomos em 100 g de Ag?
Solução:23 átomos
mol
gmol
(100g)(6,023×10 )nº de átomos Ag =
(107,87)
= 5,58x1023 átomos
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www.sorocaba.unesp.br/gpm ElétronsQuímicas
Mecânicas
Elétricas
Ópticas
Térmicas
Propriedades
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Estrutura Eletrônica
Átomo de hidrogênio
Níveis de Energia
P
Energia
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P P
Transição Eletrônica
ΔEEnergia
Fóton
n = 1
n = 2
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Transição Eletrônica
ΔE = hνou
ΔE = hc/λ
h = 6,63x10-34 Js = constante de Planckν = freqüência do fótonc = velocidade da luzλ = comprimento de onda do fóton
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Átomo de Bohr
E = - 2π2me4————
n2h213,6= - —— eVn2
n=1,2,3,... = nº quântico principalm = 9,1x10-31 kge = 1,6x10-19C1eV = 1,6x10-19 J
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n = 1 (-13,6eV)
n = 2 (-3,4eV)n = 3 (-1,5eV)
n = 4 (-0,8eV)n = ∞ (0,0eV)
Átomo de hidrogênio (Bohr)
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Interferência de ondas mecânicas
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Difração de elétrons
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Difração de elétrons
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Difração de elétrons
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Difração de elétrons
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Experiência de Stern-Gerlach
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Modelo de Bohr = LIMITADO
Modelo ONDULATÓRIO
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Bohr Mecânica Ondulatória
Partícula Onda-partícula
nQuatro números
quânticos
Orbitais Probabilidade
Bohr x mecânica ondulatória
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Bohr Ondulatório
Bohr x mecânica ondulatória
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Modelo Ondulatório
Cada elétron atômico é representado por quatro números quânticos
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Número quântico principal n camadas
4 prótons5 nêutrons
n = 2 (L)
n = 1 (K)
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Número quântico secundário l subcamadas
l = 0,1,2,3,...,n-1
= s,p,d,f
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ml estados energéticos nas subcamadas
ml = -l,...,0,...,+l
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ms momento de spin
ms = +1/2
ms = -1/2
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Bohr Ondulatório
En
ergi
a (e
V)
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Princípio da Exclusão de Pauli
Cada estado ou orbital eletrônico pode comportar no máximo dois elétrons, que devem possuir spins opostos.
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nl=0
(s)
l=1
(p)
l=2
(d)
l=3
(f)1 (K) 22 (L) 2 63 (M) 2 6 104 (N) 2 6 10 145 (0) 2 6 10 146 (P) 2 6 10 14
Padrão para distribuição de elétrons
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Distribuição eletrônica
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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
Distribuição eletrônica
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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
Distribuição eletrônica
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Camada de valência completa
=
Estrutura eletrônica estável
Distribuição eletrônica
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Átomos ganham, perdem ou compartilham elétrons para atingir configuração estável
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Tabela Periódica Semicondutores
III-VII-VI
Eletronegativos
Eletropositivos
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Ligações Químicas
Ligações Iônicas
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Ligações Iônicas
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Ligações Químicas
Ligações Covalentes
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Ligações Covalentes
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Ligações Químicas
Ligações MetálicasNúcleo dos íons
Mar de elétrons de valência
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Ligações Metálicas
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Ligações de van der WaalsForças de London (dipolos induzidos)
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Ligações de van der Waals
Interações de Keesom (dipolos permanentes)
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Ligações de van der Waals
Interações de Debye
Dipolo induzido – Dipolo permanente
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PVC
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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) = 0,4862
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Energia de Ligação e Espaçamento Interatômico
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Energia de ligação
EspaçamentoInteratômico
Ligação Energia (eV)Iônica 6,0 – 16,0
Covalente 5,0 – 13,0Metálica 1,0 – 9,0Van der Waals
<0,5
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Energia de Ligação e Temperatura de Fusão
0 2 4 6 8 10-400
1000
2400
3800
Po
nto
de
Fu
são
(C
)
Energia de Ligação (eV)
CW
MgO
SiFe
AlNaCl
Cl2
H2O
Ar
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Força de Ligação e Módulo de Elasticidade
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