Sabendo que o Fe puro sofre uma transformação estrutural na temperatura de
, passando de uma estrutura cristalina CCC para outra CFC, explique o que ocorre com a sua densidade, justificando claramente a sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre o ferro puro (Fe) que, quando a temperatura atinge
, muda sua estrutura cristalina de CCC para CFC. A matéria em questão aqui é sobre estruturas cristalinas e densidade dos materiais. Para resolver, vamos precisar entender o que são as estruturas CCC (Cúbica de Corpo Centrado) e CFC (Cúbica de Face Centrada), além de como essas mudanças afetam a densidade do material.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa cada estrutura cristalina:
- Cúbica de Corpo Centrado (CCC ou BCC): Nesse tipo de estrutura, além dos átomos nos cantos do cubo, tem um átomo no centro. Isso resulta em uma menor empacotamento dos átomos.
- Cúbica de Face Centrada (CFC ou FCC): Aqui, além dos átomos nos cantos, tem um átomo no centro de cada face do cubo. Essa disposição permite um empacotamento mais eficiente dos átomos.
Passo 3
A densidade (
) de um material é definida pela fórmula:
onde
é a massa e
é o volume. Quando a estrutura muda de BCC para FCC, a maneira como os átomos estão empacotados muda, o que pode afetar o volume ocupado.
Passo 4
No tipo BCC, há menos espaço ocupado pelos átomos comparado ao FCC. Isso significa que, para a mesma massa de ferro, a estrutura FCC ocupa menos volume que a BCC. Com menos volume para a mesma massa, a densidade aumenta.
Passo 5
Então, quando o ferro passa de CCC para CFC a
, ele muda para uma estrutura mais compacta. Isso faz com que o volume diminua enquanto a massa permanece a mesma, resultando em um aumento na densidade.
Resposta
Quando o ferro puro muda sua estrutura cristalina de CCC para CFC a
, a densidade do material aumenta porque a nova estrutura permite um empacotamento mais eficiente dos átomos, reduzindo o volume ocupado sem alterar a massa.