Compare as propriedades dos materiais cerâmicos e metálicos em relação à condutividade elétrica, resistência mecânica e ductilidade, explicando como a estrutura das ligações químicas contribui para essas diferenças. (4,0 pontos). (1,0)

Passo 1

O enunciado pede para comparar materiais cerâmicos e metálicos quanto a três propriedades — condutividade elétrica, resistência mecânica e ductilidade — e explicar como a natureza das ligações químicas em cada classe de materiais determina essas diferenças.

Passo 2

Condutividade elétrica
Metais apresentam ligação metálica, na qual os elétrons da camada de valência ficam deslocalizados formando um “mar de elétrons” livre para se mover pelo retículo cristalino. Isso facilita o transporte de carga e confere alta condutividade elétrica. Em cerâmicos, predominam ligações iônicas e/ou covalentes, nas quais os elétrons estão fortemente presos aos íons ou pares de átomos, não existindo elétrons livres em quantidade significativa. Por isso, cerâmicos são tipicamente isolantes elétricos.

Passo 3

Resistência mecânica
Cerâmicos têm ligações iônicas e covalentes muito fortes e direcionais, o que lhes dá elevada dureza e alta resistência à compressão. O retículo rígido resiste bem a cargas elevadas sem deformar. Metais, embora possam ser endurecidos por tratamentos, têm ligações metálicas menos direcionais e mais maleáveis em nível atômico, resultando em resistência mecânica moderada a alta, mas normalmente inferior à dos cerâmicos em termos de dureza.

Passo 4

Ductilidade
A ductilidade é a capacidade de se deformar plasticamente sem fraturar. Em metais, a natureza não-direcional da ligação metálica permite que dislocações (defeitos lineares no retículo) se desloquem com relativa facilidade, acomodando grandes deformações plásticas antes da fratura. Em cerâmicos, as ligações iônicas e covalentes são diretas e exigem ruptura simultânea de muitos estratos atômicos para permitir deslocamento, o que impede o movimento de dislocações e leva a fratura quase imediata quando submetidos a tensões de cisalhamento — ou seja, cerâmicos são frágeis e praticamente não-ducteis.

Passo 5

Síntese da contribuição das ligações químicas
  • Ligações metálicas (não-direcionais) to elétrons livres to alta condutividade elétrica; fácil movimento de dislocações to grande ductilidade; força moderada.
  • Ligações iônicas/covalentes (direcionais) to elétrons localizados to isolante elétrico; retículo rígido to alta resistência e dureza; impedimento ao movimento de dislocações to fragilidade e baixa ductilidade.

Resposta

Metais: alta condutividade elétrica, boa resistência mecânica e grande ductilidade, graças à ligação metálica com elétrons livres e não-direcionalidade.
Cerâmicos: isolantes elétricos, elevada resistência e dureza, mas muito frágeis, devido às fortes ligações iônicas/covalentes direcionais que prendem os elétrons e bloqueiam o deslizamento cristalográfico.

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