Considerando que o Cobre tem uma distribuição eletrônica cuja camada de valência é 4s1, está organizado em uma estrutura CFC e seu parâmetro de rede é de 3,61
: Segundo o modelo clássico, calcule a concentração de elétrons livres ou densidade do gás de elétrons do metal
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre o cobre, que tem elétrons na camada de valência 4s¹, está organizado em uma estrutura CFC (cúbica de face centrada) e o parâmetro de rede é 3,61 Ångström (Å). A gente precisa calcular a concentração de elétrons livres, ou seja, a densidade do gás de elétrons no metal, usando o modelo clássico.
Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos:
- Estrutura CFC: Sabemos que em uma célula unitária CFC há 4 átomos de cobre.
- Parâmetro de rede (a): É a medida do comprimento de uma aresta da célula unitária.
- Densidade de elétrons livres (n): É o número de elétrons por unidade de volume.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o número de elétrons livres por célula unitária. Sabemos que cada átomo de cobre contribui com 1 elétron livre (da camada 4s¹). Como na estrutura CFC há 4 átomos por célula unitária, então:
Passo 3
Agora, precisamos calcular o volume de uma célula unitária. O parâmetro de rede dado é 3,61 Å. Convertendo para metros:
O volume
da célula unitária é dado por:
Vamos calcular isso:
Passo 4
Agora que temos o número de elétrons por célula unitária e o volume da célula unitária, podemos calcular a densidade de elétrons livres
dividindo o número de elétrons pelo volume:
Passo 5
Fazendo a divisão:
Resposta
A concentração de elétrons livres no cobre é aproximadamente
.