Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIAIS SCIENCE AND ENGINEERING: An Introduction - William D. Callister, Jr.,
Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York,NY,1991.
2. ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA
2.1 - INTRODUÇÃO
Algumas das importantes propriedades de materiais sólidos depende dos arranjos geométricos dos
átomos, e também das interações que existem entre os átomos ou moléculas constituintes. Este
Capítulo, por meio de preparação para subsequentes discussões, considera vários conceitos
fundamentais e importantes, isto é:
(a) estrutura,
(b) configurações eletrônicas em átomos e na tabela periódica, e
(c) os vários tipos de ligações interatômicas primárias e secundárias que mantém juntos os átomos
que compõem um sólido.
Estes tópicos são revistos brevemente, sob a suposiçào de que um pouco do material é familiar ao
leitor.
ESTRUTURA ATÔMICA
2.2 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Cada átomo consiste de um núcleo muito pequeno composto de prótons e neutrons, que são
circundados por elétrons em movimento. Tanto elétrons quanto prótons são eletricamente
carregados, a magnitude da carga sendo 1,60 x 10 -19 C, que é negativa em sinal para elétrons e
positiva para prótons; neutrons são eletricamente neutros. As massas destas partículas subatômicas
são infinitesimalmente pequenas; prótons e neutrons têm aproximadamente a mesma massa, 1,67 x
10 -27 kg, que é significativamente maior do que aquela de um elétron, 9,11 x 10 -31 kg.
Cada elemento químico é caracterizado pelo número de prótons no núcleo, ou o número
atômico (Z). Para um átomo eletricamente neutro ou completo, o número atômico também é igual
ao número de elétrons. Este número atômico varia em unidades inteiras desde 1 para o hidrogênio
até 94 para o plutônio, o de número atômico mais alto dentre os elementos que ocorrem na natureza
(naturalmente).
A massa atômica (A) de um átomo específico pode ser expressa como a soma das
massas dos prótons e dos neutrons. Embora onúmero de prótons é o mesmo para todos os átomos
de um dado elemento, o número de neutrons (N) pode ser variável. Assim, átomos de alguns
elementos têm 2 ou mais diferentes massas atômicas, sendo eles denominados isótopos. O peso
atômico corresponde à média pesada das massas atômicas de isótopos que ocorrem naturalmente.
A unidade de massa atômica (u.m.a., ou amu em inglês) pode ser usada para cálculos de peso
atômico. Foi estabelecida uma escala na qual 1 u.m.a. é definida como 1/12 da massa atômica do
isótopo mais comum do carbono, carbono 12 (isto é, 12 C) (A = 12,00000). Dentro deste
esquema, as massas de prótons e neutrons são ligeiramente maiores do que a unidade, e
A – Z + N (2.1)
O peso atômico de um elementoou peso molecular de um composto podeser especificado com base