O documento discute a estrutura de líquidos e sólidos. Nos líquidos, as moléculas estão unidas por forças intermoleculares mas em constante movimento, resultando em ordem de curto alcance. A viscosidade depende da intensidade dessas forças. Nos sólidos, as estruturas podem ser molecular, iônica, reticular ou metálica, dependendo do tipo de ligação entre os átomos ou íons. A estrutura determina as propriedades do material.

1. QUÍMICA GERAL
Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica
Universidade Federal Fluminense
Volta Redonda - RJ
Prof. Dr. Ednilsom Orestes
25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 11

2. ESTRUTURA DOS LíQUIDOS

3. UNIDAS POR FORÇAS INTERMOLECULARES MAS
EM MOVIMENTO.
TROCA CONSTANTE DE LUGAR – MULTIDÃO.
ORDEM DE CURTO ALCANCE.
CAMADAS DE SOLVATAÇÃO (HIDRATAÇÃO).
FUSÃO H2O – 10% LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO
DESFEITAS.

5. RESISTÊNCIA AO ESCOAMENTO - INDICA INTENSIDADE DAS FORÇAS
INTERMOLECULARES.
VISCOSIDADE ÁGUA > BENZENO (LIG. DE HIDROGÊNIO) e VISCOSIDADE
GLICEROL >> ÁGUA (LIG. DE HIDROGÊNIO & MOBILIDADE – ENOVELAMENTO).
DIMINUI COM AUMENTO DA TEMPERATURA, VISCOSIDADE ÁGUA (100°C) =
VISCOSIDADE ÁGUA (0°C) / 6.
ENTRELAÇAMENTO DE CADEIAS LONGAS e APOLARES DE HIDROCARBONETOS
(LONDON).

7. GASOLINA
ÓLEO

8. GASOLINA
ÓLEO

9. MEDIDA DAS FORÇAS INTERMOLECULARES – ALTERAM EMPUXO.
Tensão H2O ~ 3x demais líquidos (ligações de hidrogênio).
Tensão Hg ~ 6x demais líquidos (ligações c/ caráter covalente).
FORMA DA GOTA – TENSÃO INDUZ COMPACTAÇÃO MÁXIMA.
DIMINUI C/ AUMENTO TEMPERATURA (INTERAÇÃO vs MOVIMENTAÇÃO).
INTERAÇÃO H2O COM OUTROS MATERIAIS DIZ SE A ÁGUA “MOLHA”.
INTERAÇÃO H2O COM CERA É BAIXA. INTERAÇÃO H2O COM MADEIRA É ALTA.
AÇÃO CAPILAR – MENISCO

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and L. L. Jones

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17. ESTRUTURA DOS SÓLIDOS

18. TEMPERATURA BAIXA IMOBILIZA OS
ÁTOMOS, ÍONS OU MOLÉCULAS.
TIPO DE INTERAÇÃO DETERMINA
NATUREZA DO SÓLIDO.
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E
PROPRIEDADES.
AMORFO: ARRANJO
DESORDENADO (MANTEIGA,
BORRACHA E VIDRO – LÍQUIDO
CONGELADO REPENTINAMENTE).
CRISTALINO: ORDEM DE LONGO
ALCANCE, ÂNGULOS E FACES.

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22. CLASSIFICAÇÃO:
SÓLIDOS MOLECULARES: CONJUNTOS DE MOLÉCULAS
DISCRETAS MANTIDAS EM SUAS POSIÇÕES POR FORÇAS
INTERMOLECULARES.
SÓLIDOS RETICULARES: CONJUNTO DE ÁTOMOS
COVALENTEMENTE LIGADOS AO LONGO DE TODO O
SÓLIDO.
SÓLIDOS METÁLICOS (METAIS): CONJUNTO DE CÁTIONS
UNIDOS POR UM “MAR” DE ELÉTRONS.
SÓLIDOS IÔNICOS: CONJUNTO DE CÁTIONS E ÂNIONS
UNIDOS PELA ATRAÇÃO ENTRE ELES.

24. SÓLIDOS MOLECULARES
PROPRIEDADES DEPENDEM DAS FORÇAS
INTERMOLECULARES.
PONTO DE FUSÃO RELATIVAMENTE BAIXO.
AMORFOS: HIDROCARBONETOS DE CADEIA
LONGA – MACIOS (MANTEIGA, PARAFINA,
GRAXA).
CRISTALINOS: RÍGIDOS E QUEBRADIÇOS DEVIDO AS
FORÇAS INTERMOLECULARES MAIS FORTES
(SACAROSE; −𝐎𝐇, PF=184°C)

25. SÓLIDOS MOLECULARES
GELO: Cada Oxigênio está ligado 4 Hidrogênios.
(2 ligações σ e 2 ligação hidrogênio)
H2O(l) = 1,00 g.cm-3 e H2O(s) = 0,92 g.cm-3

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FORMAS VARIADAS INDUZEM
EMPACOTAMENTO VARIADO
ÁGUA vs BENZENO E CO2.
(London)

27. SÓLIDOS RETICULARES
LIGAÇÕES COVALENTES ENTRE ÁTOMOS.
MATERIAIS RÍGIDOS COM PONTO DE FUSÃO MUITO ALTO.
DIAMANTE (C sp3) E GRAFITE (LÂMINAS C sp2): ALÓTROPOS.
MATERIAIS CERÂMICOS – ÓXIDOS, SILÍCIO E QUARTZO.
RESISTENTES, ESTÁVEIS E QUEBRADIÇOS.
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29. CÁTIONS LIGADOS POR “MAR” DE
ELÉTRONS, SÓDIO METÁLICO.
ESTRUTURA DE EMPACOTAMENTO
COMPACTO.
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SÓLIDOS METÁLICOS

30. ESTRUTURA HEXAGONAL DE EMPACOTAMENTO:
ABABAB... (hcp), Mg e Zn. Número coordenação = 12.
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32. ESTRUTURA CÚBICA DE EMPACOTAMENTO:
ABCABC... (ccp), Al, Cu, Ag e Au. No. coordenação = 12.
ESTRUTURA DE MENOR ENERGIA É PREFERIDA
(ESTRUTURA ELETRÔNICA).
OBS: EM QUALQUER CASO, APENAS FRAÇÃO DO
CUBO É PREENCHIDA. Qual?

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34. Por que alguns metais preferem empacotamento
hexagonal e outros cúbico se o no. de coordenação é
o mesmo?
ESTRUTURA DE MENOR ENERGIA É PREFERIDA
(ESTRUTURA ELETRÔNICA).
OBS: EM QUALQUER CASO, APENAS FRAÇÃO DO
CUBO É PREENCHIDA. Qual?

35. ccp:
(8 vértices x 1/8 de esfera) + (6
faces x 1/2 de esfera).
Se a medida de cada vértice =
a, então a2 + a2 = 2a2 = (4r)2.
Portanto, 𝒂 = 𝟖 𝟏/𝟐 𝒓 e o volume
do cubo 𝒂 𝟑
= 𝟖 𝟑/𝟐
𝒓.
Como o volume de cada átomo
é
𝟒
𝟑
𝝅𝒓 𝟑, a fração do volume do
cubo ocupado por átomos é:
𝟏𝟔
𝟑
𝝅𝒓 𝟑
𝟖 𝟑/𝟐 𝒓 𝟑
= 𝟎, 𝟕𝟒
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and L. L. Jones NÃO CAI NA PROVA

36. SE DEPRESSÃO ENTRE TRÊS ÁTOMOS FOR COBERTA:
BURACO TETRAÉDRICO.
4 átomos nos vértices de um tetraedro regular.
2 buracos tetraédricos por átomo em um retículo.
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SE DEPRESSÕES COINCIDEM:
BURACO OCTAÉDRICO.
6 átomos nos vértices de um
octaedro regular.
1 buraco octaédrico para
cada átomo em um retículo.

37. CÉLULAS UNITÁRIAS
MENOR UNIDADE DE REPETIÇÃO EM UM CRISTAL.
ESTRUTURA CÚBICA DE FACE CENTRADA (fcc).
Um átomo no centro de cada face do cubo.
ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (bcc), Fe, Na e K.
Um átomo isolado no centro do cubo.
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38. ESTRUTURA CÚBICA PRIMITIVA, Po.
Forças covalentes superam empacotamento.
Um átomo em cada vértice. Não é compacto.
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39. RETÍCULOS DE
BRAVAIS
(14 padrões básicos)
CADA CÉLULA UNITÁRIA
ACOMODA UMA
QUANTIDADE DIFERENTES
DE ÁTOMOS.
DEDUÇÃO ESTRUTURA
ATRAVÉS DA DENSIDADE.
Empacotamento
hexagonal e cúbico são
indistinguíveis (NC = 12)

40. 𝑎2 + 𝑓2 = 𝑏2 = 4𝑟 2 e 𝑓2 = 2𝑎2 (Pitágoras) - 𝑎 =
4𝑟
31/2
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41. A densidade do Cu é 8,93 g/cm3 e o seu raio atômico é 128 pm. É mais
provável que o metal seja (a) cúbico de empacotamento compacto (ccp
ou fcp) ou (b) cúbico de corpo centrado (bcc)?
Calcular densidade do Cu em ccp e
bcc pela relação entre raio e aresta!
4 átomos na célula ccp , então
massa = 4 x massa do átomo (M/NA).
A densidade, d, é, portanto,
𝒅 =
𝒎
𝒂 𝟑
=
𝟒
𝑴
𝑵 𝑨
𝟖 𝟏/𝟐 𝒓 𝟑
=
𝟒𝑴
𝟖 𝟑/𝟐 𝑵 𝑨 𝒓 𝟑
𝒅 =
𝟒 × 𝟔𝟑, 𝟓𝟓 𝐠 ∙ 𝐦𝐨𝐥−𝟏
𝟖 𝟑/𝟐 × 𝟔, 𝟎𝟐 × 𝟏𝟎 𝟐𝟑 𝐦𝐨𝐥−𝟏 × 𝟏, 𝟐𝟖 × 𝟏𝟎−𝟖 𝐜𝐦 𝟑
= 𝟖, 𝟗𝟎 𝐠/𝐜𝐦 𝟑
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42. Temos 2 átomos na célula bcc , então massa = 2 x massa do átomo
(M/NA). A densidade, d, é, portanto,
𝒅 =
𝒎
𝒂 𝟑
=
𝟐
𝑴
𝑵 𝑨
𝟒𝒓
𝟑 𝟏/𝟐
𝟑
=
𝟑 𝟑/𝟐 𝑴
𝟑𝟐𝑵 𝑨 𝒓 𝟑
𝒅 =
𝟑 𝟑/𝟐
× 𝟔𝟑, 𝟓𝟓 𝐠 ∙ 𝐦𝐨𝐥−𝟏
𝟑𝟐 × 𝟔, 𝟎𝟐 × 𝟏𝟎 𝟐𝟑 𝐦𝐨𝐥−𝟏 × 𝟏, 𝟐𝟖 × 𝟏𝟎−𝟖 𝐜𝐦 𝟑
= 𝟖, 𝟏𝟕 𝐠/𝐜𝐦 𝟑
Fazer para a Ag (144 pm e 10,5 g/cm3). [Resposta: ccp].
Fazer para o Fe (124 pm e 7,87 g/cm3).
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43. ESTRUTURAS IÔNICAS
EMPACOTAMENTO ÍONS (CARGA E RAIO
DIFERENTES).
ÂNIONS FORMAM BURACOS OCUPADOS PELOS
CÁTIONS.
ESTRUTURA DE SAL-GEMA. Coordenação –(6,6).
NaCl, KBr, RbI, CaO, AgCl e etc.
ÂNIONS E CÁTIONS COM RAIOS MUITO
DIFERENTES.
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44. 𝝆 =
𝐫𝐚𝐢𝐨 𝐝𝐨 𝐦𝐞𝐧𝐨𝐫 í𝐨𝐧
𝐫𝐚𝐢𝐨 𝐝𝐨 𝐦𝐚𝐢𝐨𝐫 í𝐨𝐧
=
𝐫 𝐦𝐞𝐧𝐨𝐫
𝐫 𝐦𝐚𝐢𝐨𝐫
• SE 𝟎, 𝟒 ≲ 𝝆 ≲ 𝟎, 𝟕  SAL-GEMA.
MgO (Mg = 72 pm e O = 140 pm).
• SE 𝒓 𝐦𝐞𝐧𝐨𝐫 ∼ 𝐫 𝐦𝐚𝐢𝐨𝐫 𝐞𝐧𝐭ã𝐨 𝝆 > 𝟎, 𝟕; Coordenação – (8,8).
CsCl (Cs = 167 pm e Cl = 181 pm) – CsBr, CsI, TlCl, TlBr e etc.
• SE 𝝆 < 𝟎, 𝟒; Coordenação – (4,4).
ZnS.
• HÁ EXCEÇÕES!
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48. CRISTAIS LÍQUIDOS
MESOFASE: VISCOSO E MODERADAMENTE
ORDENADO.
FORMA DAS MOLÉCULAS INDUZ AO
EMPACOTAMENTO.
PROPRIEDADES ANISOTRÓPICAS.
FASE NEMÁTICA: ATRASO.
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49. CRISTAIS LÍQUIDOS
MESOFASE: VISCOSO E MODERADAMENTE
ORDENADO.
FORMA DAS MOLÉCULAS INDUZ AO
EMPACOTAMENTO.
PROPRIEDADES ANISOTRÓPICAS.
FASE NEMÁTICA: ATRASO.
FASE ESMÉTICA: ALINHAMENTO.
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50. CRISTAIS LÍQUIDOS
MESOFASE: VISCOSO E MODERADAMENTE
ORDENADO.
FORMA DAS MOLÉCULAS INDUZ AO
EMPACOTAMENTO.
PROPRIEDADES ANISOTRÓPICAS.
FASE NEMÁTICA: ATRASO.
FASE ESMÉTICA: ALINHAMENTO.
FASE COLESTÉRICA: CAMADAS DIFERENTES
DIREÇÕES.
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51. CRISTAIS LÍQUIDOS
TERMOTRÓPICOS: FASE ENTRE SÓLIDO E LÍQUIDO.
LIOTRÓPICOS: MICELAS E PAREDES LIPÍDICAS.

52. LÍQUIDOS IÔNICOS
ÂNION INORG. PEQUENO + CÁTION ORGÂNICO GRANDE.
CÁTION: ASSIMÉTRICO C/ REGIÃO APOLAR.
Dificulta cristalização.
VANTAGENS:
BAIXA PRESSÃO VAPOR.
BAIXA INFRAMABILIDADE.
BAIXA TOXICIDADE.
DISSOLVE ORGÂNICOS
E INORGÂNICOS.
RECICLÁVEL.
DESIGN FLEXÍVEL.
BF4
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