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 ( \mathrm{Cu}), ferro ( \mathrm{Fe}).

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 ( \mathrm{NaCl}) – quase totalmente iônico; óxido de alumínio ( \mathrm{Al_2O_3}) – iônico com covalência parcial.

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 ( \mathrm{(C_2H_4)_n}): cadeias lineares unidas por forças de dispersão de London.
– 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 ( \mathrm{Si}), diamante ( \mathrm{C}), carbeto de silício ( \mathrm{SiC}).

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.

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.

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