Programa de Pós Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais PGCEM
Departamento de Engenharia Mecânica - DEM
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
Ciência dos Materiais – Lista de Exercícios I - Estrutura Atômica e Ligação Interatômica
1.
A análise química nos laboratórios de ciência de materiais é, constantemente, realizada por meio de
microscópio eletrônico de varredura. Sabemos que um feixe de elétrons gera raios X característicos
que podem ser usados para identificar elementos químicos. Este instrumento sonda um volume
relativamente cilíndrico na superfície de um material sólido. Calcule o número de átomos em uma
amostra cilíndrica de 1 µm de diâmetro por 1 µm de profundidade na superfície do cobre sólido.
2.
Cite a diferença entre massa atômica e peso atômico.
3.
O cromo possui quatro isótopos de ocorrência natural: 4,34 % de 50Cr, com um peso atômico de
49,9460 uma; 83,79 % de 52Cr, com um peso atômico de 51,9405 uma; 9,50 % de 53Cr com um peso
atômico de 52,9407 uma e 2,37 % de 54Cr, com um peso atômico de 53,9389 uma. Com base nesses
dados, confirme que o peso atômico médio do Cr é de 51,9963.
4.
Quantos gramas existem em 1 uma de material?
5.
Um mol de MgO sólido ocupa um cubo de 22,37 mm de um lado. Calcule a densidade do MgO (em
g/cm3).
6.
Calcule as dimensões de um cubo contendo 1 mol de magnésio sólido.
7.
Calcule o número de átomos contidos em um cilindro de 1 µm de diâmetro por 1 µm de
profundidade de (a) magnésio e (b) chumbo.
8.
Usando a densidade do MgO calculada no problema 5, calcule a massa de um tijolo de MgO
refratário com as dimensões 50 mm x 100 mm x 200 mm.
9.
Calcule as dimensões de (a) um cubo que contém 1 mol de cobre e (b) de outro que contém 1 mol
de chumbo.
10. Dê as configurações eletrônicas para os seguintes íons: Fe2+, Al3+, Cu+, Ba2+, Br- e O2-.
11. (a) Compare as configurações eletrônicas para os átomos Na e Cl e íons de NaCl
(b) Quais os átomos de gás nobre possuem configurações eletrônicas equivalentes àquelas dos íons
formados no composto NaCl.
12. (a) Crie um esboço ilustrando os átomos de Mg e O e os íons em MgO
(b) Compare as configurações eletrônicas para os átomos e íons ilustrados em (a).
(c) Mostre quais átomos de gás nobre possuem configurações eletrônicas equivalentes às ilustradas
em (a).
13. Um anel de ouro é usado para formar um retentor em uma câmara de alto vácuo. O anel é formado
a partir de 80 mm de um fio com diâmetro de 1,5 mm. Calcule o número de átomos de ouro do
anel.
14. Sendo a densidade do alumínio 2,70 g/cm3, quantos átomos existem por cm3?
15. A folha de alumínio utilizada na preservação de alimentos pesa em torno de 0,0465 g/cm2. Quantos
elétrons estão contidos em um centímetro quadrado desta folha?
16. Os cientistas estudam utilizar nanopartículas de materiais magnéticos, tal como ferro-platina (FePt),
como meio para armazenar elevadíssimas quantidades de dados. De fato, arranjos de tais partículas
têm potencial para permitir armazenagem de trilhões de bits de dados por centímetro quadrado, ou
seja, uma capacidade de 10 a 100 vezes superior à de dispositivos convencionais, como os atuais
discos rígidos de computadores. Caso esses cientistas tenham considerado partículas de ferro (Fe)
puro com 3 nm de diâmetro, qual será o número de átomos em cada partícula?
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Ciência dos Materiais – Lista de Exercícios I - Estrutura Atômica e Ligação Interatômica
17. Explique por que os materiais ligados covalentemente são, em geral, menos densos que os materiais
ligados ionicamente ou por ligações metálicas?
18. Para se revestir uma peça de aço (área superficial: 1290 cm2) com uma camada de níquel de 0,005
cm de espessura (a) quantos átomos de níquel são necessários? (b) Quantos moles de níquel são
necessários?
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Ciência dos Materiais – Lista de Exercícios I - Estrutura Atômica e Ligação Interatômica
RESPOSTAS DE ALGUNS EXERCÍCIOS
1.
6,64.1010 átomos
5.
d = 3,60 g/cm3
6.
2,408 cm
7.
(a) N = 3,384.1010 átomos Mg
8.
3.600 g
9.
(a) 1,923 cm
(b) N = 2,588.1010 átomos Pb
(b) 2,63 cm
13. N = 8,33.1021 átomos
14. N = 6,027.1023 átomos
15. e = 1,349.1022 elétrons
16. N = 6,64.1010 átomos
18. (a) N = 5,88x1023 átomos
(b) 0,978 moles