Propriedades e Ligação Química...
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Aula 6 - Profa. Adélia
Aula 6: Estrutura Cristalina dos Metais
- Como a ligação metálica é n ã o - d i r e c i o n a l , n ã o h á restrições quanto ao número e posições dos vizinhos mais próximos. - A estrutura cristalina dos meta is têm um número grande de vizinhos e alto empacotamento atômico.
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Propriedades e Ligação Química • Exemplo: Ligação Metálica
Ligação forte entre os átomos Elétrons livres
• Consequência Boa condutividade
Elétrica Térmica
“mar” de elétrons
3. As estruturas cristalinas mais comuns em metais são: – CCC (cúbica de corpo centrado) – CFC (cúbica de face centrado) – HC (hexagonal compacta)
Sistema Cúbico
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Cúbico Simples (CS) Corpo Centrado (CCC) Face Centrada (CFC)
Sistema Cúbico Simples
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Sistema Cúbico Simples
� Apenas 1/8 de cada átomo cai dentro da célula unitária, ou seja, a célula unitária contém apenas 1 átomo.
� Essa é a razão que os metais não cristalizam na estrutura cúbica simples (devido ao baixo empacotamento atômico)
Parâmetro de rede
a
Parâmetro do Reticulado
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Relação entre o raio atômico (r) e o parâmetro de rede (a) para o sitema cúbico simples
� No sistema cúbicosimples os átomos se
tocam na face
� a= 2 R
Fator de Empacotamento Atômico para o sistema CS
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� É a relação entre o volume dos átomos no interior da célula unitária pelo volume da célula
É o número de átomos vizinhos mais próximos
Cúbica Simples Cúbica Corpo Centrado
Número de Coordenação
Cúbica de Corpo Centrado
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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Fator de empacotamento atômico (APF - atomic packing factor)
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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Cúbica de Corpo Centrado
Cúbica de Corpo Centrado (CCC)
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� Cada átomo dos vértices do cubo é dividido com 8 células unitárias.
� O átomo do centro pertence somente a sua célula unitária � Há 2 átomos por célula unitária na estrutura CCC. � Fe, Cr, W
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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Fator de empacotamento atômico (APF - atomic packing factor)
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A rede ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal.
Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a3 => a = 4R/3
1/8 de átomo 1 átomo inteiro
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Fator de empacotamento atômico (APF - atomic packing factor)
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Cúbica de Face Centrada
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A rede cfc A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de cada face do cubo. Os átomos se tocam ao longo das diagonais das faces do cubo.
1/8 de átomo
1/2 átomo
Número de átomos na célula unitária Na= 6x1/2 + 8x(1/8) = 4 Relação entre a e r 4R = a 2 => a = 2R2
Fator de empacotamento atômico FEAcfc = Volume dos átomos = 0.74 Volume da célula A rede cfc é a mais compacta
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A rede cfc A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual
existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de cada face do cubo. Os átomos se tocam ao longo das diagonais das faces do cubo.
1/8 de átomo
1/2 átomo
Número de átomos na célula unitária Na= 6x1/2 + 8x(1/8) = 4 Relação entre a e r 4R = a 2 => a = 2R2
Fator de empacotamento atômico FEAcfc = Volume dos átomos = 0.74 Volume da célula A rede cfc é a mais compacta
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TABELA RESUMO PARA O SISTEMA CÚBICO
Hexagonal Compacta (HC)
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12 Hexagonal Compacta
� O sistema Hexagonal Compacta émais comum nos metais (ex: Mg, Zn)
� Na HC cada átomo de uma dada camada está diretamente abaixoou acima dos interstícios formadosentre as camadas adjacentes
Hexagonal Compacta
� O sistema Hexagonal Compacta émais comum nos metais (ex: Mg, Zn)
� Na HC cada átomo de uma dada camada está diretamente abaixoou acima dos interstícios formadosentre as camadas adjacentes
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Hexagonal Compacta (HC) Hexagonal Compacta
� Cada átomo tangencia 3 átomos da camada de cima, 6 átomos no seupróprio plano e 3 nacamada de baixo do seuplano
� O número de coordenaçãopara a estrutura HC é 12 e, portanto, o fator de empacotamento é o mesmo da cfc, ou seja, 0,74. Relação entre R e a:
a= 2R
Hexagonal Compacta
� Cada átomo tangencia 3 átomos da camada de cima, 6 átomos no seupróprio plano e 3 nacamada de baixo do seuplano
� O número de coordenaçãopara a estrutura HC é 12 e, portanto, o fator de empacotamento é o mesmo da cfc, ou seja, 0,74. Relação entre R e a:
a= 2R
Hexagonal Compacta
� Cada átomo tangencia 3 átomos da camada de cima, 6 átomos no seupróprio plano e 3 nacamada de baixo do seuplano
� O número de coordenaçãopara a estrutura HC é 12 e, portanto, o fator de empacotamento é o mesmo da cfc, ou seja, 0,74. Relação entre R e a:
a= 2R
Polimorfismo: fenômeno no qual um sólido (metálico ou não metálico) pode apresentar mais de uma estrutura cristalina, dependendo da
temperatura e da pressão.
Exemplo: a sílica (SiO2) como quartzo, cristobalita e tridimita.
Quartzo (a) Cristobalita e (b) Tridimita
Alotropia e Polimorfismo
Alotropia e Polimorfismo
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� A e s t r u t u r a c r i s t a l i n a d e e q u i l í b r i o é dependente da temperatura e da pressão.
Alotropia do Ferro Aula 5 - Profa. Adélia
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1.500 -
1.400 -
1.300 -
1.200 -
1.100 -
1.000 -
900 -
700 -
800 -
Tem
pera
tura
o C
Tempo
Líquido
Ferro δ
Ferro γ
Líquido α
Ferro β
1.539 oC
1.394 oC
912 oC
768 oC
CCC
CFC
CCC
Amorfa
Alotropia do Titânio
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� Fase α - Existe até 883°C - Hexagonal Compacta - É mole � Fase β - Existe a partir 883°C - Cúbica de corpo centrado - É duro
Alotropia do Enxofre
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