7/28/2019 A Estrutura dos Sólidos Cristalinos

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Eng. Marcus Cunha Santos

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Materiais Cristalinos.

◦ Um materialmaterialmaterialmaterial cristalinocristalinocristalinocristalino é aquele que os átomos estãoposicionados em um arranjo periódio ou repetitivo. Com umaestrutura altamente organizada. Ex: Todos os metais, amaioria dos cerâmicos e certos polímeros (sob condiçõesnormais de solidificação)

◦ Em contra partida temos os amorfosamorfosamorfosamorfos ou nãonãonãonão cristalinoscristalinoscristalinoscristalinos.

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Células Unitárias

◦ Como a rede cristalina tem uma estrutura repetitiva, épossível descrevê-la a partir de uma estrutura básica,como um “tijolo”, que é repetida por todo o espaço.

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Principais Estruturas Cristalinas

◦ Cúbica de Face Centrada◦ Cúbica de Corpo Centrado◦ Hexagonal Compacta

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Principais Estruturas Cristalinas

◦ Cúbica de Face Centrada◦ Cúbica de Corpo Centrado◦ Hexagonal Compacta

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Cúbica de Face Centrada

◦ Átomos localizados em cada um dos vértices e noscentros de todas as faces.

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◦ Fator de empacotamento

ൌ á é á

é á

◦

Por geometria deduzimos que a aresta do cubo e oraio atômico estão relacionados da seguintemaeneira:

a = 2R 2

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◦ Considerando que temos quatro átomos inteiros nacélula unitária e a razão entre a aresta e raio dada

acima temos que a FEA é:

FEA =0,74

Esse é o FEA máximo possível para esferas demesmo diâmetro.

Exemplos de materiais: Cobre, Alumínio, Prata eOuro.

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Principais Estruturas Cristalinas

◦ Cúbica de Face Centrada◦ Cúbica de Corpo Centrado◦ Hexagonal Compacta

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Cúbica de Corpo Centrada

◦ Átomos localizados em todos os oito vértices e comum único átomo localizado no centro do cubo.

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◦ Razão entre aresta (a) e o raio atômico .

ൌ 4

3

◦

Fator de empacotamento:

FEA = 0,68

Exemplos: Cromo, ferro e tungtênio

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Principais Estruturas Cristalinas

◦ Cúbica de Face Centrada◦ Cúbica de Corpo Centrado◦ Hexagonal Compacta

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Hexagonal Compacta

◦ As faces superior e inferior da célula são compostaspor 6 átomos que formam um hexágono regular ecom um único átomo central. Com um outro planoque contribui com três átomos adicionais.

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◦ Razão entre os comprimentos (a) e (c) da estrutura:

ൌ 1,633

◦ Fator de empacotamento (Temos 6 átomos):

FEA = 0,74

Exemplos: Cobalto e cádmio

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Polimorfismo e Alotropia

◦ Alguns metais, bem como não-metais, pode termais do que uma estrutura cristalina, um fenômenoconhecido como polimorfismo. Quando encontradoem sólidos elementares, a condição é as vezesdenominada alotropia. A estrutura cristalinapredominante depende tanto da temperaturaquanto da pressão externa.

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Anisotropia

◦ As propriedades físicas de monocristais de algumassubstâncias dependem da direção cristalográfica naqual as medições sejam feitas. Essa direcionalidade

é denominada anisotropia.anisotropia.anisotropia.anisotropia.

◦ Substâncias em que as propriedades medidas sãoindependentes das direções de medição são

chamadas isotrópicas.

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Difração e raios X: determinação deestruturas cristalinas

◦ Muita de nossa compreensão em relação aosarranjos atômicos e moleculares resultou deinvestigações da difração de raios X.

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Difração de Raios X e Lei de Bragg

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