química e ciencia dos materiais

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UNIVERSIDADE NORTE DO PARANÁ
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
ALUNO
PORTIFÓLIO DE AULA PRÁTICA: QUÍMICA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS
CIDADE
2024
ALUNO
PORTIFÓLIO DE AULA PRÁTICA: QUÍMICA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Trabalho apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina Química e Ciências dos materiais, Segundo Semestre, do curso de Engenharia de Produção, da Universidade Norte do Paraná.
Tutor (a): 
CIDADE
2024
SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO ---------------------------------------------------------------------------
	4
	2 AULA PRÁTICA 1 ...............................................................................................
	5
	3 AULA PRÁTICA 2 ...............................................................................................
	9
	4 AULA PRÁTICA 3 ...............................................................................................
		12
	5 AULA PRÁTICA 4 ...............................................................................................
	16
	4 CONCLUSÃO .......................................................................................................
	20
1 INTRODUÇÃO
A compreensão profunda das propriedades físicas e químicas dos materiais é fundamental para explorar seu potencial em diversas aplicações industriais e científicas. No contexto da química e ciência dos materiais, esta pesquisa concentra-se em uma série de análises práticas realizadas em diferentes tipos de amostras e minerais. O escopo abrangente dessas análises incluiu a investigação das condutividades elétrica e térmica, o teste de dureza em corpos de prova, análises microscópicas de amostras específicas, e a avaliação de características específicas de minerais, como cor do traço, magnetismo, ensaio de dureza, teste de clivagem e solubilidade.
Diante desse fato, o presente trabalho é fruto de procedimentos distintos onde, a partir da ferramenta ALGETEC Laboratórios virtuais, foi possível realizar diversos testes e simulações, colocando em prática os conhecimentos adquiridos na disciplina.
AULA PRÁTICA 1
EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA INDIVIDUAL
Para realização do experimento proposto, utilizou-se os seguintes EPIs: jaleco, luvas, máscara e óculos.
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
Figura 1- Teste de condutividade elétrica em ferro
O resultado de 0,42 para a condutividade elétrica do corpo de prova de ferro indica uma resistência moderada à passagem de corrente elétrica. Este valor sugere que o ferro apresenta uma condutividade elétrica inferior se comparado a metais altamente condutores, como o cobre ou a prata. 
Figura 2- Teste de condutividade elétrica em madeira
O resultado de 0,00 para a condutividade elétrica no corpo de prova de madeira reflete sua natureza isolante em relação à corrente elétrica. Esse valor indica que a madeira oferece uma resistência significativa à passagem de eletricidade
Figura 3- Teste de condutividade elétrica em cerâmica
O resultado de 0,00 obtido para a condutividade elétrica em um corpo de prova de cerâmica evidencia a sua característica isolante, indicando uma resistência significativa à passagem de corrente elétrica. Essa propriedade confere à cerâmica vantagem em uma ampla gama de aplicações industriais e tecnológicas, especialmente em contextos onde o isolamento elétrico é crucial. 
Figura 4- Teste de condutividade elétrica em polímero
Assim como os demais resultados de valor 0,00 para a condutividade elétrica, o corpo de prova de polímero ressalta a sua natureza isolante, indicando resistência à passagem de corrente elétrica e destacando a sua vantagem em aplicações onde o isolamento elétrico é essencial, como na produção de cabos e revestimentos elétricos. 
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
Figura 5- Teste de condutividade térmica em ferro
O experimento de condutividade térmica realizado em um corpo de prova de ferro revelou uma diferença de temperatura de 9 graus entre as extremidades aquecida e oposta. Esse resultado indica uma condução de calor moderada pelo ferro. 
Figura 5- Teste de condutividade térmica em cerâmica
O experimento revelou uma diferença de 72 graus entre as extremidades de um corpo de prova de cerâmica, evidenciando sua resistência significativa à condução de calor e, portanto, sua baixa condutividade térmica. Embora conhecidas por sua capacidade de isolamento e resistência a altas temperaturas, as cerâmicas têm limitações na transferência eficiente de calor. 
TESTE DE DUREZA
	Inicialmente os corpos de prova foram submetidos, um a um, aos testes de condutividade elétrica, condutividade térmica e teste de dureza.
Figura 6- Teste de dureza em corpos de prova
Os resultados do teste de dureza revelam uma ampla disparidade entre os materiais examinados. O valor de 80 atribuído ao ferro denota sua alta resistência à deformação plástica, conferindo-lhe idoneidade para setores que exigem componentes robustos e duráveis. Em contrapartida, a madeira registra um valor de 20, evidenciando menor capacidade de resistir à deformação e revelando sua suscetibilidade a danos estruturais sob tensão mecânica. A cerâmica, com pontuação de 62, exibe considerável resistência à deformação plástica, tornando-se proeminente em aplicações que demandam materiais rígidos e duráveis. Por fim, o polímero obtém um valor de 28, indicando resistência moderada à deformação e reforçando sua utilidade em contextos que priorizam materiais leves e versáteis em detrimento de alta resistência mecânica.
AULA PRÁTICA 2
EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA INDIVIDUAL
	Os equipamentos necessários para os experimentos propostos nessa aula prática foram: jaleco, luvas e máscara.
PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS PARA ANÁLISE DE MICROSCOPIA
	A preparação das amostras foi feita individualmente, onde: primeiro selecionou-se a amostra, realizou-se observação microscópica antes de qualquer procedimento para se ter uma noção comparativa dos resultados posteriores. Em seguida, cada uma das amostras foi submetida ao tratamento químico com reagente específico a cada elemento, seguindo para o processo de higienização para retirada do excesso do ataque químico. Finalizado esses processos, as amostras estavam prontas para serem analisadas em microscópio.
ANÁLISE DE MICROSCOPIA
Figura 7- Amostra de aço 316 em microscópio
	No aço 316, a imersão foi feita em reagente água régia, por 30 segundos. Sua aparência analisada após o procedimento, revelou uma microestrutura composta por austenita e ferrita delta.
Figura 8- Amostra de aço 1020 em microscópio
	O aço 1020, foi submetido ao tratamento com nital 3%, por 30 segundos; interessante que, após o tratamento químico, a sua aparência emergiu traços que foram perceptíveis antes do processo, mas que não ressaltaram tanto; a microestrutura identificada foi a perlita (ferrita + cementina). 
Figura 9- Amostra de bronze em microscópio
	O bronze foi submetido ao tratamento com cloreto férrico, em imersão por 15 segundos, e em análise microscópica, apresentou uma aparência viçosa com microestruturas de face alfa + delta, que é uma mistura de cobre com estanho, revelando ser um material de difícil laminação.
Figura 10- Amostra de latão em microscópio
	O latão foi submetido ao tratamento químico com reagente água régia, imerso por 5 segundos. Após higienização, as características observadas em microscópio demonstraram colorações distintas de antes do tratamento, revelando a presença das microestruturas latão alfa (mistura de cobre com zinco).
Figura 11- Amostra de cobre em microscópio
	A amostra de cobre foi submetida ao tratamento químico com cloreto férrico, e o ataque de imersão durou 15 segundos. Após tratamento químico e higienização, observou-se, por meio do microscópio, que a amostra apresentou características bem diferentes de antes do processo químico, onde a principal microestrutura presente foi a perlita.
Figura 12- Amostra de aço 1045 em microscópio
RESULTADOS
	As amostras em relação ao ataque químico, tiveram procedimentos distintos quanto aos reagentesutilizados e o tempo de imersão, como é possível observar na tabela 1.
Tabela 1- Processo de ataque químico
	Amostras
	Reagentes
	Tempo de imersão
	Aço 316
	Água régia
	30 segundos
	Aço 1020
	Nital 3%
	30 segundos
	Bronze
	Cloreto férrico
	15 segundos
	Latão
	Água régia
	5 segundos
	Cobre
	Cloreto férrico
	15 segundos
	Aço 1045
	Nital 3%
	30 segundos
AULA PRÁTICA 3
EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA INDIVIDUAL
	Para realização do experimento proposto pela aula prática em destaque, os EPIs selecionados foram: jaleco, luvas e óculos.
EXAMINANDO AS CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS DOS MINERAIS
Figura 13- Hematita
Observa-se que a hematita, que é um mineral de ferro, possui coloração cinza escuro com detalhes de brilho metálico e alguns pontos de coloração avermelhado devido a oxidação elevada do ferro presente, e com brilho terroso, apresentando forma trigonal.
Figura 14- Calcita
	A calcita apresenta como características, formato cúbico, cor branca, com brilho resinoso e de aparência lustrosa e aparência cúbica.
Figura 15- Magnetita
Identifica-se, pela imagem, que a magnetita possui coloração marrom-escura. Em relação ao brilho, observou-se que a magnetita exibe um brilho metálico a submetálico fosco, conferindo-lhe uma aparência lustrosa e forma octaédrica.
Figura 16- Galena
Observando o mineral galena em escala macro, verificou-se que a mesma, quanto à forma, e cristaliza no sistema cúbico, formando cubos e octaedros. Sua cor é cinza-prateada, com um brilho metálico.
ANALISANDO A COR DO TRAÇO
Figura 17- Cor do traço dos minerais
Ao seguir os comandos para realização do experimento, onde cada um dos minerais foi utilizado para riscar a superfície, os resultados podem ser observados na figura 17, onde é possível identificar que a Hematita, apresentou cor do traço marrom tijolo. A calcita, por outro lado, apresentou um traço branco. coloração resultante da composição química do mineral, que é predominantemente carbonato de cálcio. No caso da magnetita, o traço é negro, diminuindo a presença de óxidos de ferro, semelhante à hematita. A magnetita, por possuir uma estrutura cristalina diferente, apresentou um traço escuro.
VERIFICANDO O MAGNETISMO
Figura 18- Magnetismo dos minerais
	O teste de verificação do magnetismo dos minerais revelou que apenas a magnetita possui capacidade de ser atraída por um magnético devido à sua forte magnetização. A magnetita é atraída por ímãs devido às suas propriedades magnéticas intrínsecas. A estrutura cristalina da magnetita contém íons de ferro (Fe²⁺ e Fe³⁺) que estão organizados de uma maneira especial, formando pequenos domínios magnéticos dentro do mineral.
RESULTADOS
Tabela 2- Referência dos minerais
	Minerais
	Cor
	Hábito
	Brilho
	Cor do traço
	Magnetismo
	Hematita
	Cinza escuro
	Hexagonal
	Metálico
	Marrom tijolo
	Não
	Calcita
	Branco
	Cúbico
	Opaco
	Branco (Incolor à esbranquiçada
	Não
	Magnetita
	Cinza metálico, prata
	Octaédrico
	Metálico fosco
	Preto
	Sim
	Galena
	Cinza metálico
	Cúbico
	
	Cinza escuro
	Não
AULA PRÁTICA 4
EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA INDIVIDUAL
	Os equipamentos de proteção individual utilizados nesse experimento foram: jaleco e luvas.
ENSAIO DE DUREZA DOS MINERAIS
Figura 19- Ensaio de dureza em mineral 1(calcita)
	O ensaio de dureza do mineral Calcita, um mineral relativamente macio, que possui uma dureza média na escala de Mohs de aproximadamente 3,5, seguindo a ordem dos materiais disponíveis para riscá-lo, apresentou configuração positiva com todos os objetos, exceto com a unha.
Figura 20- Ensaio de dureza em mineral 2 (Galena)
	Na galena, um mineral que possui uma dureza relativamente baixa na escala de Mohs, geralmente variando de 2,5 a 2,75, os objetos capazes de provocar riscos foram: o vidro, a lima de aço, a faca de cozinha e a moeda de cobre. 
Figura 21- Ensaio de dureza em mineral 3 (Hematita)
	A hematita é um mineral que possui uma dureza variável, geralmente na faixa de 5,5 a 6,5 ​​na escala de Mohs. Ao realizar o ensaio de dureza com diferentes materiais, o resultado obtido revelou que somente o vidro e a lima de aço são capazes de provocar riscos. A faca de cozinha, a moeda de cobre e a unha, não são capazes de riscar a hematita por possuírem dureza menor. 
Figura 22- Ensaio de dureza em mineral 4 (Magnetita)
	O teste de dureza realizado no último mineral da bancada, revelou que apenas o vidro e a lima de aço foram capazes de provocar riscos na magnetita que, por possuir uma dureza relativamente elevada, geralmente variando entre 5,5 e 6,5 na escala de Mohs, não pode ser riscada pelos demais objetos de escala menor.
ANÁLISE DE CLIVAGEM
Figura 23- Teste de clivagem dos minerais
	Ao realizar o teste de clivagem com a quebra dos minerais, observou-se, ao inspecionar cada um deles, características distintas quanto aos seus fragmentos.
· Mineral 1 (calcita): Ao observar a forma dos fragmentos resultantes, notou-se as faces planas romboédricas que indicam uma clivagem romboédrica característica da calcita;
· Mineral 2 (galena): Ao realizar o teste de clivagem na galena, observou-se, quando aplicada a pressão e impacto do martelo, que ela se fragmentou em blocos com faces planas e angulares, caracterizando uma clivagem cúbica.
· Mineral 3 (hematita): Observou-se, no teste de clivagem feito na hematita, que, ao se fragmentar ao longo das superfícies planas e regulares, ela quebrou de maneira irregular, apresentando bordas afiadas e uma superfície de quebra menos previsível. Assim, considerou-se que a sua clivagem não é tão bem definida.
· Mineral 4 (magnetita): Assim como a hematita, a magnetita, ao ser fragmentada, exibiu uma fratura irregular e desigual quando quebrada, em vez de se dividir ao longo de planos cristalinos distintos.
· 
SOLUBILIDADE DOS MINERAIS
Figura 24- Teste de solubilidade dos minerais
RESULTADOS
Tabela 3- Teste/ensaio de dureza dos minerais
	Minerais
	Unha
	Moeda de cobre
	Faca
	Lima de aço
	Vidro
	Calcita
	Não
	Sim
	Sim
	Sim
	Sim
	Galena
	Não
	Sim
	Sim
	Sim
	Sim
	Hematita
	Não
	Não
	Não
	Sim
	Sim
	Magnetita
	Não
	Não
	Não
	Sim
	Sim
Tabela 4- Análise de clivagem
	Minerais
	Clivagem
	Calcita
	Romboédrica perfeita
	Galena
	Cúbica
	Hematita
	Sem clivagem
	Magnetita
	Sem clivagem
Tabela 5- Análise de solubilidade
	Minerais
	Água
	HCI
	Calcita
	Não
	Sim
	Galena
	Não
	Sim
	Hematita
	Não
	Sim
	Magnetita
	Não
	Sim
CONCLUSÃO
	O presente trabalho se encarregou de apresentar os resultados obtidos com experimentos feitos de maneiras distintas e com diferentes tipos de materiais. Ao realizar tais procedimentos práticos, foi possível perceber a relevância que o conhecimento acerca do adequado manuseio com os materiais é importante, assim como o ato de seguir à risca cada uma das etapas para que se obtenha resultados corretos e, dessa forma, seja possível analisar o que foi observado.
A análise das propriedades de condutividade elétrica e térmica ofereceu insights cruciais sobre a capacidade de condução desses materiais, aspecto relevante para diversas aplicações, desde dispositivos eletrônicos até isolamentos térmicos. O teste de dureza, realizado em corpos de prova representativos, permitiu a avaliação da resistência dos materiais a deformações e abrasões, sendo vital para compreender a durabilidade e a aplicabilidade prática desses elementos. As análises microscópicas, por sua vez, proporcionaram uma visão aprofundada das estruturas internas das amostras, revelando detalhes fundamentais sobre sua composição e organização.
No âmbito das análises dos minerais, as características específicas foram investigadas meticulosamente. Desde o núcleo do traço até a presença de magnetismo, ensaio de dureza, teste de clivagem e solubilidade, cada aspecto desempenha um papel crítico na identificação e nesses constituintes geológicos. Essas análises contribuíram para entender a diversidade e os usos potenciais dos minerais na ciência dos materiais.
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