⚗️ Química Tecnológica

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📍 Área: 02 Físicas e Ciências Básicas | 🏠 Hub Principal

Visão Geral da Disciplina

Disciplina fundamental do núcleo de 02 Físicas e Ciências Básicas. Aborda a química moderna a partir da perspectiva de materiais e processos aplicados à engenharia elétrica. Abrange a estrutura atômica e teoria quântica dos orbitais eletrônicos, a classificação periódica e eletronegatividade, a natureza das ligações químicas (metálica, iônica e covalente com bandas de energia de condutores, semicondutores e isolantes), estequiometria e termoquímica de reações de combustão em usinas termelétricas, eletroquímica fundamental (células galvânicas, acumuladores de íons de lítio e chumbo-ácido, eletrólise e fenômenos de corrosão galvânica e proteção catódica em torres de transmissão e malhas de aterramento), culminando na ciência e tecnologia dos materiais sólidos de engenharia (metais, ligas condutoras, polímeros isolantes, dielétricos e cerâmicas magnéticas).

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📌 Sumário do MOC

1. 📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência
2. 🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina
   • Módulo 1: Fundamentos Moleculares e Grandezas Químicas (Apostila 01)
   • Módulo 2: Estrutura Atômica e Tabela Periódica (Apostila 02)
   • Módulo 3: Ligações Químicas e Bandas de Energia (Apostila 03)
   • Módulo 4: Reações Químicas, Estequiometria e Termoquímica (Apostila 04)
   • Módulo 5: Eletroquímica, Baterias e Corrosão (Apostila 05)
   • Módulo 6: Materiais Sólidos de Engenharia (Apostila 06)
3. 📚 Bibliografia Clássica Recomendada
4. 🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados

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📚 Materiais Didáticos e Materiais Teóricos de Referência

• Introdução a Química Tecnológica (Química na Engenharia, Grandezas Moleculares e Classificação da Matéria)
• Átomos, elementos e tabela periódica (Estrutura Atômica, Mecânica Quântica e Propriedades Periódicas)
• Ligações Químicas (Ligações Iônica, Covalente, Metálica e Forças Intermoleculares)
• Fundamentos das reações químicas e eletroquímica (Estequiometria, Balanço de Massa, Reações Redox e Eletroquímica)
• Fundamentos da Combustão e da Corrosão (Termoquímica da Combustão, Corrosão Eletroquímica e Proteção)
• Materiais sólidos de engenharia (Metais Condutores, Polímeros Dielétricos, Cerâmicas e Semicondutores)

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🎓 Aulas e Apresentações Completas da Disciplina

Módulo 1: Fundamentos Moleculares e Grandezas Químicas (Apostila 01)

• ✅ Aula 01: 01 - Introdução à Química Tecnológica e Grandezas Moleculares
  • Conteúdo: A matéria e seus estados de agregação, substâncias puras e misturas, massa atômica, constante de Avogadro ($N_A=6,022imes10^{23}{\text{ mol}}^{-1}$), massa molar, concentração molar e análise volumétrica aplicada a fluidos isolantes e óleos minerais de transformadores de potência.

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Módulo 2: Estrutura Atômica e Tabela Periódica (Apostila 02)

• ✅ Aula 02: 02 - Estrutura Atômica, Configuração Eletrônica e Tabela Periódica
  • Conteúdo: Evolução dos modelos atômicos (Rutherford-Bohr e Sommerfeld), números quânticos ($n,l,m_l,m_s$), Princípio da Exclusão de Pauli e Regra de Hund, configuração eletrônica e diagrama de Pauling, propriedades periódicas (raio atômico, energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade de Pauling) e relação direta com a condutividade elétrica de materiais.

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Módulo 3: Ligações Químicas e Bandas de Energia (Apostila 03)

• ✅ Aula 03: 03 - Ligações Químicas, Forças Intermoleculares e Estrutura dos Materiais
  • Conteúdo: Ligação iônica e energia de rede, ligação covalente e compartilhamento de elétrons, ligação metálica (modelo do mar de elétrons livres de Drude-Lorentz), Teoria das Bandas de Energia (Banda de Valência, Banda de Condução e Bandgap $E_g$), classificação de isolantes, semicondutores e condutores elétricos, e forças intermoleculares (Van der Waals e pontes de hidrogênio).

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Módulo 4: Reações Químicas, Estequiometria e Termoquímica (Apostila 04)

• ✅ Aula 04: 04 - Reações Químicas, Estequiometria, Termoquímica e Cinética
  • Conteúdo: Leis ponderais de Lavoisier e Proust, balanceamento de equações químicas por oxirredução, cálculos estequiométricos com pureza e rendimento, termoquímica e Lei de Hess, Entalpia padrão de formação ($\Delta H^{\circ }$) e Poder Calorífico Superior e Inferior (PCS e PCI) de combustíveis fósseis e biomassa para geração termelétrica.

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Módulo 5: Eletroquímica, Baterias e Corrosão (Apostila 05)

• ✅ Aula 05: 05 - Eletroquímica, Potenciais de Eletrodo, Pilhas, Eletrólise e Corrosão
  • Conteúdo: Reações de oxirredução e potenciais padrão de redução ($E^{\circ }$), Equação de Nernst para fem dependente da concentração e temperatura, baterias secundárias (Chumbo-Ácido e Íons de Lítio $LiCo{O}_2$), Leis da Eletrólise de Faraday ($m=\frac{QM}{nF}$), cinética de corrosão eletroquímica, pilhas de aeração diferencial e métodos industriais de proteção catódica (anodo de sacrifício galvânico e corrente impressa).

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Módulo 6: Materiais Sólidos de Engenharia (Apostila 06)

• ✅ Aula 06: 06 - Materiais Sólidos de Engenharia: Metais, Polímeros, Cerâmicas e Semicondutores
  • Conteúdo: Estruturas cristalinas metálicas (CCC, CFC e HC), condutores elétricos de alto desempenho (cobre eletrolítico OFHC e ligas de alumínio CAA/ACSR), materiais dielétricos e polímeros isolantes (XLPE, EPR, PVC e resinas epóxi), cerâmicas isolantes para buchas e cadeias de isoladores de subestação, semicondutores intrínsecos e extrínsecos dopados (Si tipo P e N) e materiais magnéticos ferromagnéticos doces para núcleos de transformadores (aço-silício de grão orientado - GO).

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📚 Bibliografia Clássica Recomendada

• CALLISTER JR., William D.; RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
• BROWN, Theodore L.; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: A Ciência Central. 13. ed. São Paulo: Pearson, 2016.
• SHACKELFORD, James F. Ciência dos Materiais para Engenheiros. 8. ed. São Paulo: Pearson, 2016.

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🎨 Galeria de Diagramas Técnicos Validados