Estudo Dirigido LQ III[1].

Curso de Engenharia Básico
Química Geral e Tecnológica
(Laboratório)
Estudo Dirigido: Ligações Químicas III
1- O processo de produção do aço constituiu um dos avanços mais significativos para o
desenvolvimento de novos materiais devido à incorporação de átomos de carbono
(6C=12u) na estrutura cristalina do ferro (26Fe=56u). Esta incorporação resultou numa
liga mais rígida mecanicamente do que o metal original e que poderia ser utilizada na
preparação dos mais diferentes materiais como mostra a tabela abaixo:
Tipo de aço
Conteúdo de carbono em
massa (%)
I-Baixo teor
0,12
II-Moderado teor
0,24
III-Médio teor
0,60
IV-Alto teor
1,20
Materiais
arame de ferro
cabos,
pregos,
grades,
ferraduras
cercas
e
componentes
estruturais
tesouras, brocas
a) Admita que se deseja substituir integralmente o carbono por nitrogênio ( 7N=14u),
através da exposição da superfície do ferro a amônia sob altas temperaturas, processo
denominado nitração. Qual seria o conteúdo de nitrogênio em massa (%) nos
respectivos aços (I, II, III, IV)?
b) Qual(is) a(s) conseqüência(s), no tocante as propriedades mecânicas do metal,
decorrente(s) da incorporação de carbono ao ferro em porcentagens acima de 2%.
Explique sua resposta.
2- A expressão aço inoxidável, como é usualmente conhecido, nos dá uma idéia de um
material que não se destrói mesmo quando submetido aos mais violentos abusos. Na
verdade este tipo de aço não é eterno e sim apresenta uma maior resistência à corrosão,
quando submetido a um determinado meio ou agente agressivo. Apresenta também uma
maior resistência à oxidação a altas temperaturas em relação a outras classes de aços,
quando, neste caso em particular, recebe o nome de aço refratário. A resistência à
corrosão apresentada pelo aço inoxidável se deve a presença do crômio (24Cr), que a
partir de determinado valor e em contato com o oxigênio, permite a formação de uma
película finíssima de óxido de crômio III (Cr2O3) sobre a superfície do aço (liga 26Fe e
6C), que é impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais. Assim podemos definir
como aço inoxidável às ligas ferrosas resistentes a oxidação e corrosão, que contenham
no mínimo 12% de crômio.
a) À que fenômeno de proteção à oxidação/corrosão se refere o trecho destacado no
texto acima. Cite outros metais que apresentam esse mesmo fenômeno.
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b) Classifique as ligas citadas no texto em substitucional ou intersticial (vide figura
abaixo). Justifique sua resposta em termos de propriedades periódicas dos elementos.
3- Diodos são componentes eletrônicos, comumente representados, nos circuitos
elétricos, pelo símbolo —|—, que permite o fluxo de elétrons apenas em um sentido.
Eles são construídos pela justaposição de dois semicondutores, um do tipo n, outro do
tipo p. Um dispositivo semicondutor é, em geral, uma camada de silício (14Si) “dopado”
com átomos de outro elemento químico, que o deixa com excesso ou deficiência de
cargas negativas (semicondutor do tipo n ou tipo p, respectivamente), como
representado na figura abaixo:
-
Figura 1: Representação esquemática de um diodo
Com base nessas informações, que tipo de semicondutor será o silício “dopado”
com átomos de fósforo (15P) e que tipo de semicondutor será o silício “dopado“ com
átomos de boro (5B). Justifique sua resposta.
X
4- Sabe-se que o comportamento de uma substância em certo campo magnético
fornece uma compreensão clara da distribuição de seus elétrons, pois as substâncias
com um ou mais elétrons desemparelhados são atraídas por um campo magnético de
forma que, quanto maior a quantidade de elétrons desemparelhados, maior será à força
de atração. Este tipo de comportamento é chamado paramagnético. Paramagnetismo é,
então, a tendência que possui uma substância de ser atraída por um campo magnético e
esta é composta por átomos ou moléculas com elétron(s) desemparelhado(s). Entretanto,
como os spins (movimento de rotação dos elétrons em torno de si mesmos) dos elétrons
dos átomos ou moléculas vizinhos se alinham quase ao acaso, o paramagnetismo é
muito fraco. No caso de alguns metais dos grupos d, entretanto, os elétrons
desemparelhados de muitos átomos vizinhos podem se alinhar uns aos outros sob a ação
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de um campo magnético, o que produz o efeito muito mais forte do ferromagnetismo.
Os materiais ferromagnéticos são usados na fabricação de imãs permanentes e também
no recobrimento de fitas cassete e discos de computador. Já as substâncias que não
apresentam elétrons desemparelhados são fracamente repelidas por um campo
magnético e, desta forma, são classificadas como diamagnéticas. Com base no
comportamento de uma substância perante um campo magnético, pergunta-se:
a) Três substâncias diferentes uma contendo íons magnésio (12Mg2+), outra íons ferro
(26Fe3+) e outra íons níquel (28Ni2+) irão, provavelmente, apresentar caráter
diamagnético ou paramagnético?
b) Justifique sua resposta.
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