Resumo aula 4

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FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE CARATINGA – FUNEC
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA – UNEC
NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD
RESUMO AULA 4 
DA DISCIPLINA DE 
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Prof. Gabriel de Oliveira Alves
Aluno: Carlos Alberto Viana
16. MATERIAIS CERÂMICOS
Os materiais cerâmicos são materiais inorgânicos e não-metálicos. A maioria das cerâmicas são compostos que são formados entre elementos metálicos e elementos não-metálicos, podem ser ligações interatômicas ou são totalmente iônicas ou são predominantemente iônicas com alguma natureza covalente. As propriedades desejáveis desses materiais são normalmente atingidas através de um processo de tratamento térmico a alta temperatura conhecido por ignição.
São conhecidos até agum tempo atrás por "cerâmicas tradicionais", nos quais a matéria prima primária é a argila. Atualmente, houve um progresso significativo em relação à compreensão da natureza fundamental desses materiais. O termo "cerâmica" tomou um significado muito mais amplo. Hoje oculpa um almpla dimensão nas indústrias de componentes eletrônicos, de computadores, de comunicação, a indústria aeroespacial e uma gama de outras indústrias dependem do uso desses materiais.
17. ESTRUTURAS CERÂMICAS
Quando são compostas por pelo menos dois elementos. A ligação atômica nesses materiais varia desde puramente iônica até totalmente covalente.
17.1 CERÂMICAS A BASE DE SILICATO
Os silicatos são materiais compostos principalmente por silício e oxigênio, a maior parte dos solos, rochas, argilas e areia se enquadram na classificação. Em vez de se caracterizar as estruturas cristalinas desses materiais em termos de células unitárias, torna-se mais conveniente usar vários arranjos de um tetraedro composto por (Fig. 14). 
Figura 14
Fonte: Livro Introdução ao Material Cerâmico – Oxford 1970.
Frequentemente, os silicatos não são considerados como iônicos, pois as ligações interatômicas Si-O exibem um caráter covalente significativo, o que toma essas ligações direcionais e relativamente fortes. 
17.2 SÍLICA
Quimicamente, o material mais simples à base de silicato é o dióxido de silício, ou sílica (SiO2). Sua estrutura, consiste em uma rede tridimensional que é gerada quando todos os átomos de oxigênio localizados em vértices, em cada tetraedro, são compartilhados por tetraedros adjacentes. As suas estruturas são relativamente complicadas e comparativamente abertas; isto é, os átomos não estão densamente compactados. Como consequência, essas sílicas cristalinas possuem densidades relativamente baixas.
17.3 VIDROS A BASE DE SÍLICA
A sílica também pode ser constituída na forma de um sólido não cristalino ou vidro, com um elevado grau de aleatoriedade atômica, o que é uma característica dos líquidos; tal material é conhecido por sílica fundida ou sílica vítrea. Como ocorre com a sílica cristalina, a estrutura tetraédrica de é a unidade básica; além dessa estrutura, existe uma desordem considerável. Outros óxidos (por exemplo, B203 e GeO2) podem também formar estruturas vítreas ( e estruturas poliédricas de óxidos semelhantes àquela mostrada na Fig. 14); esses materiais, bem como o SiO2, são conhecidos como formadores de rede.
Os vidros inorgânicos comuns que são usados para recipientes, janelas, e assim por diante, são vidros à base de sílica, aos quais foram adicionados outros óxidos, tais como CaO e Na2O. Esses óxidos não formam redes poliédricas. Ao contrário, os seus cátions são incorporados no interior e modificam a rede de por essa razão, esses aditivos óxidos são conhecidos como modificadores de rede. Ainda outros óxidos, como o TiO2 e o Al203, que não sejam formadores de rede, substituem o silício e se tornam parte da rede, estabilizando-a; esses óxidos são conhecidos como intermediários. De um ponto de vista prático, a adição desses modificadores e intermediários diminui o ponto de fusão e a viscosidade de um vidro, tornando mais fácil a sua conformação a temperaturas mais baixas.
17.4 OS SILICATOS
Para os vários minerais à base de silicato, um, dois ou três dos átomos de oxigênio nos vértices dos tetraedros de são compartilhados por outros tetraedros para formar algumas estruturas consideravelmente mais complexas. Algumas dessas estruturas, que estão representadas na Fig. 16, possuem fórmulas e assim por diante; também são possíveis estruturas de cadeia única, como está mostrado na Fig. 16. Cátions carregados positivamente, como Ca2+, Mg2+ e Ali+, servem a dois propósitos. Em primeiro lugar, eles compensam as cargas negativas das unidades de modo tal que é atingida uma neutralidade de cargas; em segundo lugar, esses cátions ligam ionicamente entre si os tetraedros de Figura 16 - Cinco estruturas do íon silicato formadas a partir de tetraedros de	
Fonte: Livro Introdução ao Material Cerâmico – Oxford 1970.
17.4.1 Tipos de Silicatos
· Silicato simples: Dentre esses silicatos, aqueles mais estruturalmente simples envolvem tetraedros isolados;
· Silicatos em Camadas: Uma estrutura bidimensional em lâminas ou camadas pode também ser produzida pelo compartilhamento de três íons oxigênio em cada um dos tetraedros.
18. CARBONO
O carbono é um elemento que existe em várias formas polimórficas e também no estado amorfo. Esse grupo de materiais não se enquadra, na realidade, dentro de qualquer um dos esquemas de classificação tradicionais para metais, cerâmicas e polímeros. O tratamento dos materiais feitos de carbono se concentrará nas estruturas e nas características da grafita, do diamante e dos novos fullerenos, além dos usos atuais e potenciais desses materiais.
18.1 DIAMANTE
A temperatura e pressão atmosférica ambientes, o diamante é um polimorfo metaestável do carbono. A sua estrutura cristalina é uma variação da blenda de zinco, onde os átomos de carbono ocupam todas as posições (tanto do Zn como do S), como está indicado na célula unitária mostrada na Fig. 17. Dessa forma, cada átomo de carbono se liga a quatro outros átomos de carbono, e essas ligações são totalmente covalentes. Isso é chamado, de maneira apropriada, de estrutura cristalina cúbica do diamante, e também é encontrada para outros elementos do Grupo IV A na tabela periódica [por exemplo, germânio, silício e estanho esfarelado abaixo de 13ºC (55ºF)].
Figura 17 - Uma célula unitária para a estrutura cristalina cúbica do diamante.
Fonte: Livro Introdução ao Material Cerâmico – Oxford 1970.
18.2 GRAFITA
Um outro polimorfo do carbono é a grafita; ela possui uma estrutura cristalina (mostrada na Fig. 18.) muito diferente daquela apresentada pelo diamante, e também é mais estável do que o diamante à temperatura e pressão atmosférica ambientes. A estrutura da grafita é composta por camadas de átomos de carbono em um arranjo hexagonal; dentro das camadas, cada átomo de carbono está ligado a três átomos vizinhos coplanares através de fortes ligações covalentes. A grafita é usada frequentemente como elemento de aquecimento em fornos elétricos, como eletrodos para soldagem a arco, em cadinhos metalúrgicos, em moldes de fundição para ligas metálicas e cerâmicas, para materiais refratários e isolamentos de alta temperatura, em bocais de foguetes, em reatores de reação química, para contatos elétricos, escovas e resistores, como eletrodos em baterias e em dispositivos de purificação do ar.
Figura 18 – A Estrutura da Grafita.
Fonte: Livro Introdução ao Material Cerâmico – Oxford 1970.
18.3 FULLERENOS
Uma outra forma polimórfica do carbono foi descoberta em 1985. Ela existe como uma forma molecular discreta, e consiste em um aglomerado esférico oco contendo sessenta átomos de carbono; uma única molécula é representada por C60.