Sistemas cristalinos cerâmicos.ppt

8/17/2019 Sistemas cristalinos cerâmicos.ppt

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Sistemas cristalinos

cerâmicos


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Em que se baseia...

• A estrutura cristalina de um material cerâmicoligado ionicamente é determinado pelo númerode átomos de cada elemento requerido para a

eletroneutralidade distribuído em umempacotamento ótimo baseado nos tamanhosrelativos dos raios.

• á os ligados de maneira pre!erencialmentecovalente" o empacotamento n#o é má$imodevido ao ângulo que está associado a essetipo de liga%#o por ela ser direcional.


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A maioria das estruturas cerâmicas" consiste em um empilhamento de ânions&maiores' nas posi%(es normais das estruturas conhecidas &)S. ))). )*)"

+) ' com os cátions menores ocupando posi%(es intersticiais.

• As posi%(es dos cátionsdepende do modo doempilhamento,

• -úmero de coordena%#o / ,

0s cátions se posicionam nointerstício central do cubo queé maior

• -úmero de coordena%#o 1 ,0s cátions se posicionam nos

interstícios octaédricos• -úmero de coordena%#o 2 ,0s cátions se posicionam nointerstício tetraédrico.


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3-4E5S46)30S E7 )89:9AS );


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• Somente íons na !ai$a detamanho apropriado s#oestáveis em cada posi%#ointersticial

• =esta !orma a rela%#oentre o tamanho docátion pelo do ânion temin!lu>ncia na de!ini%#o daestrutura cristalina


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• -) 2 , ânions no vértice de umtetraedro e cátions nosinterstícios tetraédricos 0sátomos dessa estruturapossuem em geral alto grau decoval>ncia nas liga%(es entre

eles. 5a?#o mínima entre osraios de @"B

• -) 1 ânions no vértice de umoctaedro e cátions nosinterstícios octaédricos. 5a?#omínima entre os raios de @"2C2.

• -) /, ânions no vértice de umcubo e cátions no interstíciooctaédrico central do cubo.5a?#o mínima entre os raios de@"D.


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E!eito da carga dos íons

• Essas considera%(es que permitem estimar as possíveis estruturass#o apro$imadas Fá que os átomos n#o s#o es!eras" como est#osendo considerados aqui" as liga%(es tem um percentual decoval>ncia" que causa certa direcionalidade estrutural" a!etando onúmero de coordena%#o..

• 0utro !ator importante é a carga de cada íon, 0 número de #nions ede cátions dentro de cada célula unitária deve ser proporcional aoindicado na !órmula química do composto" para manter aeletroneutralidade.

• Essa e$ig>ncia coloca uma limita%#o no posicionamento dos íonsna estrutura.


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*atores que inter!erem no sistema cristalino dos sólidos

iGnicos


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Hara o sistema cúbico,• Itomos nos vértices CJ/ de seu volume na célula

unitária em quest#o.• -o meio da aresta CJ2 de seu volume na célula unitáriaem quest#o.

• -o centro da !ace CJ de seu volume na célula unitária

em quest#o.• -o interior da célula unitária" todo seu volume estará nacélula unitária em quest#o.


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Estruturas cerâmicas, de um único elemento,=iamanteKLra!ita


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Estruturas cristalinas binárias, 4ipo AM

AK cátion MK ânion • 4ipo Sal de rocha, -a)l,

• 5-a J 5)l C"@JC"/C @"B1B-)1

• =esta !orma ânions acupamposi%(es equivalentes N umarede )*) e os cátions os

interstícios octaédricos• 0utros cerâmicos dessegrupo, O)l" 9i*" O


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AK cátion MK ânion • 4ipo cloreto de césio,

• )s)l, 5)sJ5)l C"D@JC"/C@"QQ -)/

• Assim" ânions est#o nosvértices do cubo ecátions no interstíciooctaédrico central

• 0utros cerâmicos, )s


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AK cátion MK ânion • 4ipo


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AK cátion MK ânion • 4ipo *luorita &)a*A',

• 5)aJ5* C"@@JC" @"DB -)/• 9ogo ânions nos vértices do cuboe cátios no interstício central.

• )omo os cátions tem o dobro dacarga dos ânions &val>ncia contra C' somente metade dos

interstícios centrais est#oocupados" para manter aeletroneutralidade.

• 0utros cerâmicos desse grupo,4h0A" :0A" )e0A Rr0A &em altastemperaturas' +!0A Hu0A .


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Estruturas cristalinas binárias, 4ipo AM AK cátion MK ânion

• 4ipo antiK!luorita,A liga%#o entre 9iS" -aS" OS"combinado com 0KA e SKA !ormam compostos

AAM .

• 7esma estrutura do grupo da !luorita mas comas posi%(es entre o cátion e os ânions invertidas


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Estruturas cristalinas binárias, 4ipo AM AK cátion MK ânion

• Estrutura tipo ó$ido dealumínio,• 5 AlJ50 -)1• 0s ânions est#o

arranFados segundo umaestrutura +) e oscátions ocupam 2interstícios octaédricosda estrutura he$agonalde !orma a se ter em

cada célula unitária 1ânions e 2 cátionsrespeitando a !órmulaquímica e o balan%o decargas


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Estruturas cristalinas ternárias, 4ipo Am


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E$emplo,Estruturas )ristalinas• )om base nos raios iGnicos" mas considerando também a

eletroneutralidade do composto e a direcionalidade das liga%(es químicas"que estruturas cristalinas esperarias para o *e0" )ss compostos s#o do tipo AM" ou seFa" um cátionpara um ânion logo o número de coordena%#o para as duas espéciesquímicas s#o iguais.

• Hara o *e0, 5ela%#o entre os raios 5*e J50K @"DD AJC"2@ A @"BB . =atabela do slide B v>Kse que o número de coordena%#o é de 1 &-)1'. 9ogoa estrutura será tipo Sal de 5ocha &semelhante ao -a)l'

• Hara o )s


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E$emplo,*ator de EmpacotamentoatGmico

• )alcule o !ator de empacotamento atGmicopara o -a)l 5-a @"Q/ A 5)l C"/C A

• A célula unitária possui 2 átomos de sódio e2 átomos de cloro.

• *EA Pol. =os átomosJPol. =a cél unit.• 2&2JX 5-a' 2&2JX 5)l' J

• &5-a 5)l'

• *EA @"1D" ou 1DW da célula unitária estápreenchida.

• Em geral o *EA nos compostos é pior quenos metais onde todos os átomos s#o iguais

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