O que é energia potencial de ligação em um sólido cristalino?

É a energia associada à interação entre átomos ou íons em um sólido, variando conforme a distância entre eles.

Por que a distância de equilíbrio entre átomos corresponde ao mínimo de energia potencial?

No mínimo de energia potencial, as forças atrativas e repulsivas entre átomos se equilibram, tornando a ligação mais estável.

Como a temperatura afeta a distância média entre átomos em um sólido?

O aumento da temperatura aumenta a energia cinética dos átomos, fazendo-os oscilar mais e aumentando a distância média entre eles.

O que é dilatação térmica?

É o aumento das dimensões de um material devido ao aumento da temperatura, causado pela maior vibração dos átomos.

Qual é a relação entre energia térmica e vibração atômica em sólidos?

A energia térmica fornecida aumenta a amplitude das vibrações dos átomos em torno de suas posições de equilíbrio.

Por que a dilatação térmica é importante em engenharia e construção?

Porque estruturas podem expandir ou contrair com a temperatura, exigindo juntas de dilatação para evitar danos.

O que diferencia a dilatação térmica de processos como ionização ou dissociação?

A dilatação térmica envolve apenas o aumento da distância média entre átomos, sem alterar a natureza das ligações químicas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 118

ENEM 2018 Questão 118

Alguns materiais sólidos são compostos por átomos que interagem entre si formando ligações que podem ser covalentes, iônicas ou metálicas. A figura apresenta a energia potencial de ligação em função da distância interatômica em um sólido cristalino. Analisando essa figura, observa-se que, na temperatura de zero kelvin, a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos

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corresponde ao valor mínimo de energia potencial. Acima dessa temperatura, a energia térmica fornecida aos átomos aumenta sua energia cinética e faz com que eles oscilem em torno de uma posição de equilíbrio média (círculos cheios), que é diferente para cada temperatura. A distância de ligação pode variar sobre toda a extensão das linhas horizontais, identificadas com o valor da temperatura, de

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, (temperaturas crescentes).

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O deslocamento observado na distância média revela o fenômeno da

Resolução

A questão aborda o comportamento dos sólidos cristalinos quando a temperatura aumenta. O gráfico apresentado mostra a energia potencial de ligação em função da distância interatômica, evidenciando que, a zero kelvin, os átomos estão na distância de equilíbrio (mínimo de energia). Com o aumento da temperatura, a energia térmica faz os átomos vibrarem mais intensamente, aumentando a distância média entre eles. Esse fenômeno é conhecido como dilatação térmica: o sólido se expande porque as oscilações térmicas ampliam a distância média entre os átomos. Para responder corretamente, é necessário compreender conceitos de energia potencial, distância de equilíbrio, vibração térmica e dilatação térmica. O raciocínio é: se a distância média entre átomos aumenta com a temperatura, isso caracteriza a dilatação do material.

Comentários por alternativa

A Ionização.

A alternativa A está incorreta porque ionização é o processo de remoção ou adição de elétrons a um átomo ou molécula, formando íons, o que não está relacionado ao aumento da distância média entre átomos devido à temperatura.
B Dilatação.

A alternativa B está correta porque dilatação é o fenômeno físico em que o aumento da temperatura provoca o aumento das dimensões do sólido, resultado direto do aumento da distância média entre os átomos devido à maior energia vibracional.
C Dissociação.

A alternativa C está errada pois dissociação refere-se à separação de moléculas em íons ou átomos, geralmente em soluções ou gases, e não à expansão do sólido por aumento da distância interatômica.
D Quebra de ligações covalentes.

A alternativa D está incorreta porque a quebra de ligações covalentes ocorre em temperaturas muito altas, levando à decomposição do material, e não é o fenômeno descrito pelo aumento gradual da distância média entre átomos.
E Formação de ligações metálicas.

A alternativa E está errada porque a formação de ligações metálicas é um processo de ligação química específico dos metais, não relacionado ao aumento da distância média entre átomos em um sólido já formado.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é energia potencial de ligação em um sólido cristalino?: É a energia associada à interação entre átomos ou íons em um sólido, variando conforme a distância entre eles.
2. Por que a distância de equilíbrio entre átomos corresponde ao mínimo de energia potencial?: No mínimo de energia potencial, as forças atrativas e repulsivas entre átomos se equilibram, tornando a ligação mais estável.
3. Como a temperatura afeta a distância média entre átomos em um sólido?: O aumento da temperatura aumenta a energia cinética dos átomos, fazendo-os oscilar mais e aumentando a distância média entre eles.
4. O que é dilatação térmica?: É o aumento das dimensões de um material devido ao aumento da temperatura, causado pela maior vibração dos átomos.
5. Qual é a relação entre energia térmica e vibração atômica em sólidos?: A energia térmica fornecida aumenta a amplitude das vibrações dos átomos em torno de suas posições de equilíbrio.
6. Por que a dilatação térmica é importante em engenharia e construção?: Porque estruturas podem expandir ou contrair com a temperatura, exigindo juntas de dilatação para evitar danos.
7. O que diferencia a dilatação térmica de processos como ionização ou dissociação?: A dilatação térmica envolve apenas o aumento da distância média entre átomos, sem alterar a natureza das ligações químicas.