Defina Ciência dos Materiais e Engenharia dos Materiais

LISTA DE EXERCÍCIOS 1

1. Defina Ciência dos Materiais e Engenharia dos Materiais.

1. Por que é importante considerar a estrutura de um material ao projetar e produzir materiais de engenharia?

1. Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros?

1. A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e ligações químicas destes. Assim podemos classificá-los em metais, cerâmicos e polímeros. Cite as principais características desses materiais, dando um exemplo para cada material.

1. Cite de forma resumida as principais diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica.

1. Qual o tipo de ligação química usualmente presente nos seguintes materiais: Metais, Cerâmicos e Polímeros.

1. Por que em geral os metais apresentam alta condutividade térmica e elétrica?

1. O que significa os termos Composição e Estrutura de um material?

1. Qual a diferença entre microestrutura e macroestrutura de um material?

1. Diferencie materiais cristalinos de materiais não cristalinos (amorfo) em termos de arranjo atômico.

1. Explique o papel das forças de van der Waals no material polimérico.

1. Quais dos seguintes materiais podem formar sólidos cristalinos.

1. Polímeros
2. Metais
3. Cerâmicos
4. Todos os itens anteriores
5. Nenhum dos itens anteriores

1. O desenho a seguir representa a célula unitária para qual estrutura cristalina?[pic 1][pic 2]

1. Qual(is) sistema(s) cristalino(s) listado(s) abaixo possui(em) a seguinte relação para os comprimentos das arestas das células unitárias: a = b ≠ c

1. Cúbica
2. Hexagonal
3. Triclínico
4. Monoclínico
5. Romboédrico
6. Ortorrômbico
7. Tetragonal
8. Tanto C quanto E
9. Tanto B quanto G

1. Qual(is) sistema(s) cristalino(s) listado(s) abaixo possui(em) a seguinte relação entre ângulos interaxiais: α = β = γ = 90°

1. Cúbica
2. Tetragonal
3. Hexagonal
4. Triclínico
5. Ortorrômbico
6. Tanto A quanto D
7. A, B e E.

1. Se o raio atômico de um metal com estrutura cristalina cúbica de faces centradas é de 0,137 nm, calcule o volume de sua célula unitária (em nm³).

1. Para um metal com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, calcule o raio atômico (em nm) se o metal possui uma massa específica de 7,25 g/cm³ e um peso atômico de 50,99 g/mol.

1. Para a estrutura cristalina de faces centradas:

1. Quantos átomos estão associados a cada célula unitária?
2. Qual é o número de coordenação?
3. Qual é o fator de empacotamento atômico?

1. Um metal hipotético possui uma célula unitária ortorrômbica para a qual os parâmetros da rede a, b e c são, respectivamente, 0.413 nm, 0.665 nm e 0.876 nm.

1. Se existem 8 átomos por célula unitária e o fator de empacotamento atômico é de 0.536, determine o raio atômico (em nm).
2. Se a massa específica é de 3,99 g/cm³, calcule o peso atômico do metal (em g/mol).

1. Explique por que os materiais ligados covalentemente são em geral menos densos que os materiais ligados ionicamente ou por ligações metálicas.

1. Se o raio atômico do alumínio é de 0.143 nm, calcule o volume da sua célula unitária em metros cúbicos. Considerar estrutura CFC.

1. O ferro possui uma estrutura cristalina CCC, um raio atômico de 0.124 nm e um peso atômico de 55.85 g/mol. Calcule e compare sua massa específica teórica com o valor experimental a 20°C (8,21 g/cm³).

1. Calcule o raio de um átomo de irídio, dado que o Ir possui estrutura cristalina CFC, uma massa específica de 22.4 g/cm³ e um peso específico de 192.2 g/mol.

1. Um metal hipotético possui a estrutura cristalina cúbica simples. Se seu peso atômico é de 70.4 g/mol e o raio atômico vale 0,126 nm, calcule sua massa específica.

1. O peso atômico, a massa específica e o raio atômico para três ligas hipotéticas estão listados na tabela a seguir. Para cada uma delas, determine se a estrutura cristalina é CFC, CCC ou CS e, então justifique sua determinação.

Liga	Peso Atômico (g/mol)	Massa Específica (g/cm³)	Raio Atômico (nm)
A	77,4	8,22	0,125
B	107,6	13,42	0,133
C	127,3	9,23	0,142

1.  O iodo possui uma célula unitária ortorrômbica para a qual os parâmetros a, b e c da rede são 0,479; 0,725 e 0,978 nm, respectivamente.

1. Se o fator de empacotamento atômico e o raio atômico valem 0,547 e 0,177 nm, respectivamente, determine o número de átomos em cada célula unitária.
2. O peso atômico do iodo é de 126,91 g/mol, calcule sua massa específica teórica.

1. A figura a seguir mostra uma célula unitária para um metal hipotético.

[pic 3]

1. A qual sistema cristalino essa célula unitária pertence?
2. Como essa estrutura cristalina seria chamada?

1. A introdução de átomos de soluto em solução sólida no reticulado solvente-átomo invariavelmente produz uma liga com maior dureza que o metal puro. Existem dois tipos de solução sólida. Se os átomos do soluto e do solvente são aproximadamente do mesmo tamanho, os átomos do soluto irão ocupar posições no reticulado cristalino do solvente. É a chamada solução sólida substitucional. Se os átomos do soluto são muito menores que os átomos do solvente, eles ocupam a posição intersticial no reticulado. Os fatores que controlam a tendência à formação de solução sólida substitucional foram estabelecidos pelas regras de Hume-Rothery. Considerando essas regras, assinale a opção correta:

1. Se a diferença entre o tamanho dos átomos do soluto e do solvente for maior que 15%, o fator tamanho favorece a formação da solução sólida.
2. Metais que possuem forte afinidade química entre si tendem a formar solução sólida.
3. Metais muito próximos na série de eletronegatividade formam compostos intermetálicos.
4. Para solubilidade completa em toda a faixa de composições, o soluto e o solvente têm que possuir a mesma estrutura cristalina.
5. A solubilidade de um metal em um solvente com maior valência é maior que em um solvente com menor valência.

...