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Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 2
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www.sorocaba.unesp.br/gpm
Ciências de Materiais I
Prof. Nilson C. Cruz
Aula 2
Ligação Química
LaPTec
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Átomos
Diferença entre materiais
=
Diferença entre arranjos atômicos
N
P P
N
e
e
Carga Massa
(x 1,6x10-19C)
(x 1,673x10-24 g)
N
0
1,001
P
1
1
e
-1
1/1836
LaPTec
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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)
Exemplo
Sabendo que o peso molar da prata é 107,87 g/mol,
calcule o número de átomos em 100 g de Ag?
Solução:
23 átomos
(100g)(6,023×10 )
nº de átomos Ag =
(107,87) g mol
1 uma = 1/12 massa 12C
mol
= 5,58x1023 átomos
1 uma/átomo (ou molécula) = 1 g/mol
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Elétrons
Químicas
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Estrutura Eletrônica
Átomo de hidrogênio
Mecânicas
Propriedades
Energia
Elétricas
Ópticas
Térmicas
P
Níveis de
Energia
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Transição Eletrônica
Transição Eletrônica
∆E = hν
Fóton
Energia
∆E
P
n=2
ou
∆E = hc/λ
P
n=1
h = 6,63x10-34 Js = constante de Planck
ν = freqüência do fóton
c = velocidade da luz
λ = comprimento de onda do fóton
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Átomo de Bohr
2me4
13,6 eV
2π
E = - ————
=
——
n2
n2h2
n=1,2,3,... = nº quântico principal
m = 9,1x10-31 kg
e = 1,6x10-19C
1eV = 1,6x10-19 J
Átomo de hidrogênio (Bohr)
n = ∞ (0,0eV)
n = 4 (-0,8eV)
n = 3 (-1,5eV)
n = 2 (-3,4eV)
n = 1 (-13,6eV)
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Difração de elétrons
Interferência de ondas mecânicas
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LaPTec
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Experiência de Stern-Gerlach
Dubleto do sódio
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Modelo de Bohr = LIMITADO
Modelo ONDULATÓRIO
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Bohr x mecânica ondulatória
Bohr x mecânica ondulatória
Bohr
Mecânica Ondulatória
Partícula
Onda-partícula
n
Quatro números
quânticos
Orbitais
Probabilidade
Bohr
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Ondulatório
LaPTec
Modelo Ondulatório
Número quântico principal n ⇒ camadas
n = 1 (K)
n = 2 (L)
Cada elétron atômico é representado por
quatro números quânticos
4 prótons
5 nêutrons
LaPTec
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Número quântico secundário l ⇒ subcamadas
ml ⇒ estados energéticos nas subcamadas
l = 0,1,2,3,...,n-1
ml = -l,...,0,...,+l
= s,p,d,f
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ms = +1/2
ms = -1/2
Energia (eV)
ms ⇒ momento de spin
Bohr
Ondulatório
LaPTec
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Dubleto do sódio
Princípio da Exclusão de Pauli
Cada estado ou orbital eletrônico pode
comportar no máximo dois elétrons, que
devem possuir spins opostos.
LaPTec
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Padrão para distribuição de elétrons
1 (K)
2 (L)
3 (M)
4 (N)
5 (0)
6 (P)
l=0
(s)
2
2
2
2
2
2
l=1
(p)
l=2
(d)
l=3
(f)
6
6
6
6
6
10
10
10
10
14
14
14
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
n
Distribuição eletrônica
LaPTec
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Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Camada de
valência
Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2
Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2
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
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Camada de valência completa
=
Estrutura eletrônica estável
Átomos ganham, perdem ou
compartilham elétrons para
atingir configuração estável
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Ligações Químicas
Tabela Periódica
Ligações Iônicas
○ Semicondutores
Eletropositivos
III-V
II-VI
Eletronegativos
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Ligações Iônicas
Ligações Covalentes
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson
Learning™
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Ligações Covalentes
Ligações Metálicas
Núcleo dos íons
Mar de elétrons de valência
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Ligações Metálicas
Ligações de van der Waals
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Forças de London (dipolos induzidos)
Interações de Keesom (dipolos permanentes)
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PVC
Interações de Debye
Dipolo induzido – Dipolo permanente
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Energia de Ligação
e Espaçamento Interatômico
Cerâmicas e semicondutores ⇒ Ligações mistas
Fração Covalente = e-0,25∆E
Ligação Energia (eV)
2
∆E = diferença de eletronegatividade
Energia de ligação
Espaçamento
Interatômico
Ex. SiO2
2
Fração Covalente = e-0,25(3,5-1,8) = 0,486
Iônica
6,0 – 16,0
Covalente
5,0 – 13,0
Metálica
1,0 – 9,0
Van der
Waals
<0,5
Learning™
LaPTec
e Temperatura de Fusão
LaPTec
Força de Ligação
e Módulo de Elasticidade
3800
C
W
Ponto de Fusão (°C)
MgO
2400
Fe
1000
-400
Si
NaCl
Al
Cl
Ar 2
0
H2O
2
4
6
8
10
Energia de Ligação (eV)
Learning™
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e Coeficiente de Expansão Térmica
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