Explique os tipos de ligações predominantes nas diferentes classes de materiais? Exemplifique.
Passo 1
O enunciado pede para explicar os tipos de ligações químicas predominantes nas principais classes de materiais (metais, cerâmicas, polímeros, semicondutores e compósitos) e apresentar exemplos. Para isso, vamos rever brevemente os conceitos de ligações metálica, iônica, covalente e secundárias e depois associá-las a cada classe.
Passo 2
Metais apresentam ligação metálica, em que os átomos cedem elétrons de valência a uma “nuvem eletrônica” compartilhada. Essa delocalização confere alta condutividade elétrica e térmica, além de ductilidade e maleabilidade.
Exemplos: cobre ( ), ferro (
).
Exemplos: cobre (
Passo 3
Cerâmicas costumam ter ligação iônica ou mista iônica/covalente. Na ligação iônica, um átomo doa elétrons e outro recebe, formando íons de cargas opostas que se atraem fortemente. Se houver diferença menor de eletronegatividade, surgem também contribuições covalentes.
Exemplos: cloreto de sódio ( ) – quase totalmente iônico; óxido de alumínio (
) – iônico com covalência parcial.
Exemplos: cloreto de sódio (
Passo 4
Polímeros baseiam-se em ligações covalentes fortes ao longo da cadeia principal (esqueleto de carbono), enquanto a coesão entre cadeias é dada por forças secundárias (van der Waals, pontes de hidrogênio).
– Polietileno ( ): cadeias lineares unidas por forças de dispersão de London.
– Nylon (poliamida): cadeias conectadas por ligações covalentes e por pontes de hidrogênio entre grupos amida.
– Polietileno (
– Nylon (poliamida): cadeias conectadas por ligações covalentes e por pontes de hidrogênio entre grupos amida.
Passo 5
Semicondutores e materiais de rede covalente apresentam ligações covalentes direcionais em toda a estrutura, formando bandas eletrônicas definidas. Isso gera propriedades típicas de semicondutores.
Exemplos: silício cristalino ( ), diamante (
), carbeto de silício (
).
Exemplos: silício cristalino (
Passo 6
Compósitos combinam duas ou mais classes de materiais, de modo que cada componente mantém suas ligações típicas e a interface pode envolver interações adicionais (van der Waals ou ligações químicas de superfície).
Exemplo: compósito de fibra de carbono em matriz epóxi – fibras com rede covalente forte, matriz polimérica com ligações covalentes e secundárias.
Exemplo: compósito de fibra de carbono em matriz epóxi – fibras com rede covalente forte, matriz polimérica com ligações covalentes e secundárias.
Resposta
Metais: ligação metálica.
Cerâmicas: ligação iônica e/ou covalente.
Polímeros: ligações covalentes nas cadeias e forças secundárias (van der Waals, hidrogênio) entre cadeias.
Semicondutores e redes covalentes: ligações covalentes direcionais.
Compósitos: combinação das ligações dos materiais constituintes.
Cerâmicas: ligação iônica e/ou covalente.
Polímeros: ligações covalentes nas cadeias e forças secundárias (van der Waals, hidrogênio) entre cadeias.
Semicondutores e redes covalentes: ligações covalentes direcionais.
Compósitos: combinação das ligações dos materiais constituintes.