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ESTRUTURA E PROPRIEDADES DA MATÉRIA
ANO LECTIVO 2011/2012
1ª Frequência 19/10/2011 (14h15min)
Duração: 2h:00min
1 – Habitualmente os materiais são divididos em classes
a) Dê exemplos de dois componentes fabricados com materiais para cada uma das diferentes
classes (2 val)
b) Compare e justifique os valores da condutividade eléctrica dos materiais das diferentes classes
(1 val)
2 - O Fe possui uma elevada afinidade para o oxigénio, formando facilmente óxidos. A estrutura do
composto equimolar, FeO, está representada na figura.
NC 2 3 4 6 8 12
Razão
Raios
0 –
0,155
0,155-
0,225
0,225 -
0,414
0,414 -
0,732
0,732 -
1
1
Raio
atómico (Å)
Raio iónico
(Å)
Electrone-
gatividade
Valência
Fe 1,24 0,87 1,7 + 2
O 0,60 1,32 3,5 - 2
a) Imagine que arrefecia o FeO lentamente ou rapidamente a partir do estado líquido. Distinga
materiais cristalinos de materiais não-cristalinos, no que concerne o arranjo atómico, e relacione-os
com o modo de obtenção do material. Comente a resposta. (1,5 val)
b) Genericamente, o “calor dilata os corpos”, ou seja a densidade diminui com o aumento da
temperatura. Trace uma curva de de densidade com a temperatura para os dois casos apresentados
na alínea a) (Tf = 1670 ºC, Tg = ~500 ºC). Comente o gráfico que apresentar. (2,0 val)
c) Imagine que depois do arrefecimento aquecia o material que arrefeceu rapidamente em patamares
de temperatura crescentes (por exemplo de 100 em 100 ºC). Em cada patamar avaliava as
propriedades mecânicas do material. Trace dois gráficos onde apresente o comportamento mecânico
esperado colocando como valor de yy´respectivamente, “a resistência mecânica” e a “ductilidade”.
Como teste mecânico imagine que traccionava uma amostra do material áquela temperatura
(sempre com as mesmas dimensões) até partir, sendo a “resistência mecânica” o valor da carga
máxima que a amostra aguenta e a “ductilidade” o aumento do comprimento até a amostra partir.
(2,0 val)
d) Em que sistema cristaliza o FeO? Justifique. (1,0 val)
e) Prove que o FeO possui um empilhamento octaédrico, isto é, o número de coordenação toma o
valor 6. (1,0 val)
V.S.F.F.
catião
anião
catião
anião
2
3 – O latão é uma liga metálica essencialmente constituída por cobre e zinco.
a) Sabendo que a percentagem ponderal de Cu é 80%, determine quais são as percentagens
atómicas de Cu e Zn na liga. (2 val)
Dados: MCu = 63,55 u.m.a., MZn = 65,39 u.m.a., ZCu = 29, ZZn= 30
b) Escreva a configuração electrónica dos átomos anteriormente referidos utilizando a notação spdf
e localize-os na tabela periódica. (1,5 val)
4 – O óxido de magnésio (MgO) e o cloreto de magnésio (MgCl2) são compostos cerâmicos que
formam ligações maioritariamente iónicas.
a) Explique, recorrendo a cálculos, porque é que o MgO tem um ponto de fusão maior que o MgCl2
(2852ºC vs 1412ºC). (2,5 val)
b) Nos sólidos iónicos, a ligação entre iões não é puramente iónica, sendo uma mistura do tipo
iónico-covalente. Este factor determina, de certo modo, o tipo de estrutura cristalina que se irá
formar. Dos dois sólidos iónicos acima referidos, indique qual tem maior carácter iónico. (1,0 val)
Dados: rMg2+
=0,078 nm; rCl-=0,181; N
5 – Considere as ligações secundárias.
a) Os elementos do grupo 18 são conhecidos como gases nobres ou raros devido a possuírem uma
configuração electrónica estável. A tabela mostra que o ponto de fusão destes gases aumenta com o
aumento do número atómico. Explique porquê? (1,5 val)
Elemento (Z) Tf (ºC)
Hélio (2) -272
Néon (10) -249
Árgon (18) -189
Crípton (36) -157
Xénon (54) -112
Rádon (86) -71
b) O ponto de fusão do ácido fluorídico (HF) é de 19,5ºC, enquanto o ácido clorídrico (HCl)
apresenta um ponto de fusão de -85ºC. Explique esta diferença, sabendo que o ácido fluorídrico tem
menor peso molecular. (1,0 val)
DADOS
Número
atómico
Raio
atómico (Å)
Electronegativida
de
Mg 12 1,60 1,2
O 8 0,60 3,5
Cl 17 0,99 3,0
H 1 0,46 2,1
F 9 0,71 4,0
3
Formulário (use apenas aquelas que ache necessárias)
Energia de Ligação Força de Ligação
Equação de Pauling
Numero de Coordenação
(NC)
Relação de raios iónicos
limite
Empilhamento
2 < 0,155 Linear
3 0,155 a 0,225 Triangular
4 0,225 a 0,414 Tetraédrico
5 0,414 a 0,732 Octaédrico
8 0,7321 a 1 Cúbico
Constantes:
e = -1,60x10-19
C
ε0 = 8,85x10
-12 C
2/(N.m
2)
NA = 6,02214x1023
mol-1
2
1 2.
04tot n
Z Z e bE
a a
12
0
2
21.
4
nresa
nb
a
eZZF
100)1(%2)(25,0
BA XXeiónica