Uma característica comum na primeira geração de cerâmicas supercondutoras de alta temperatura é a presença de uma camada de
que funciona como um plano supercondutor. Calcule a força de atração entre um cátion
e um ânion
em uma dessas camadas. Os raios iônicos de
e
são 0,072 nm e
, respectivamente.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a força de atração entre um cátion de cobre (
) e um ânion de oxigênio (
) em uma camada de uma cerâmica supercondutora de alta temperatura. Vamos usar a física da força eletrostática, especificamente a Lei de Coulomb, para resolver isso. Para isso, precisamos saber as cargas dos íons e a distância entre eles, que a gente já tem com os raios iônicos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como calcular a distância entre os centros dos íons. Como um cátion e um ânion estão se atraindo, a distância total entre eles é a soma dos seus raios iônicos. Então, temos:
Agora, precisamos converter essa distância de nanômetros para metros, já que a constante de Coulomb usa o Sistema Internacional de Unidades:
Passo 3
Agora, vamos aplicar a Lei de Coulomb para calcular a força de atração. A Lei de Coulomb é:
Onde:
-
é a força entre os íons, -
é a constante de Coulomb ( ), -
e são as cargas dos íons, -
é a distância entre os centros dos íons.
Passo 4
Vamos identificar as cargas dos íons:
-
tem uma carga de , -
tem uma carga de ,
ondeé a carga elementar.
Então:
Como estamos interessados na força de atração, consideramos o valor absoluto das cargas.
Passo 5
Agora, substituímos todos os valores na fórmula da Lei de Coulomb:
Calculando o denominador:
E o numerador:
Então:
Resposta
A força de atração entre o cátion
e o ânion
na camada de
é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Em um dispositivo semicondutor metal-óxido, uma fina camada de sílica
é crescida sobre uma pastilha monocristalina de silício. A massa específica (densidade) da sílica é
e os pesos atômicos de Si e O são
e
, respectivamente. Quantos átomos de Si e de O estão presentes por milímetro quadrado da camada de óxido, supondo que a espessura da camada seja de 100 nm .
Calcule os percentuais de caráter iônico para as ligações em cada um dos seguintes compostos: (i) MgO , (ii) GaP , (iii) CsF , (iv) CdS e (v) FeO .
Tabela 2. Os valores de eletronegatividade para os elementos.
Tabela 2. Os valores de eletronegatividade para os elementos.
Mg | O | Ga | P | Cs | F | Cd | S | Fe |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1,2 | 3,5 | 1,6 | 2,1 | 0,7 | 4,0 | 1,7 | 2,5 | 1,8 |
Determine a velocidade do bloco A quando o tempo for
. Considere a massa de A e a massa de B como sendo,
e
. Considere ainda, que o sistema é liberado a partir do repouso. Desconsidere a massa das polias e das cordas.
Você ficou responsável por projetar um eixo que é submetido a carregamento de torção. Deverá ser utilizado o material A da tabela acima para o eixo, podendo o mesmo ser vazado ou sólido. O torque aplicado é de 1350 N.m e o giro máximo que a barra pode sofrer é de
.
A) Determine o diâmetro da barra sólida ;
B) Determine o diâmetro externo do tubo , considerando que o diâmetro interno é
A) Determine o diâmetro da barra sólida
B) Determine o diâmetro externo do tubo