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Química do Estado Sólido
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, 
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO
MARANHÃO-IFMA 
 Curso: Licenciatura em Química
 Professor: Marcos Leandro B. F.
Observações Preliminares
� Sólido é definido como uma sustância que 
mantém um volume e uma forma fixa.
� Características:
• Substância que apresenta suas partículas 
constituintes dispostas num arranjo interno 
regularmente ordenado.
� Sólidos amorfos: Não apresentam faces 
cristalinas e sua estrutura interna apresenta 
pouca regularidade.
� Vidros.
� Sólido cristalino é geralmente usado para 
identificar um sólido verdadeiro.
� Como os líquidos os sólidos amorfos possuem 
estrutura interna irregular, apesar de sua 
aparência externa.
Observações Preliminares
� Sólidos consistem em partículas muito próximas 
umas das outras e ligadas fortemente entre si.
� Estrutura compacta
� Temperatura de ebulição e fusão relativamente 
altas.
Propriedades Gerais dos Sólidos
Cristais
� Característica mais marcante dos sólidos.
� Crescimento extremamente lento num meio 
uniforme é necessário para obtenção de cristais 
grandes e perfeitamente formados.
� Cristais distorcidos
� Resultados de condições não-uniformes na 
vizinhança do cristal.
Cristais
� Interferência de impurezas.
� Cristais ideais ou perfeitos são os que 
apresentam uma estrutura interna perfeitamente 
regular.
� Apesar das perfeições existirem em cristais 
muito pequenos, considera-se as imperfeições.
DIFRAÇÃO DE RAIO X
� Com o conhecimento de estruturas externas 
têm-se muitas informações sobre a estrutura 
interna dos cristais.
� Difração de Raio X (técnica de radiação 
eletromagnética).
� Qualquer radiação eletromagnética pode sofrer 
difração.
� Comprimento de Onda do Raio X é curto.
� Distância dos átomos nos cristais são próximas.
� Medidas dos ângulos de difração de raios x.
 
� Espaçamento entre os átomos nos cristais.
� Estrutura Cristalina 
DIFRAÇÃO DE RAIO X
MECANISMO DA DIFRAÇÃO
� Elétrons absorvem a radiação (Fontes 
Secundárias).
� Reemitem radiação em todas as direções.
� As ondas da fonte secundária vão se cancelando 
umas com as outras.
A EQUAÇÃO DE BRAGG
� Considera a difração como uma luz refletida por 
um espelho.
� Existência da relação entre distância entre 
camadas de átomos, comprimento de onda da 
radiação e o ângulo de difração.
� Qualquer distância , a difração pode se dar em 
diversos ângulos cada um com valor diferente de 
n. 
� Numa experiência de difração foram 
utilizados raios x de comprimento de onda 
de 0,154nm sobre um cristal de NaCl. Uma 
difração de primeira ordem teve lugar no 
ângulo θ de 22,77º. Qual a distância entre 
as camadas de átomos responsáveis por 
esse raio?
EXEMPLOS EQUAÇÃO DE BRAGG
� Raios x de primeira ordem apresentou 
comprimento de onda λ = 0,0576 nm, a 
distância entre as camadas é igual a 0,176 
nm. Qual o valor do ângulo entre as 
camadas de átomos de cobre responsáveis 
por essa difração?
PROBLEMA PROPOSTO
� Sólido caracterizado pelo arranjo 
tridimensional
� O arranjo das partículas, num retículo, 
repete-se periodicamente em três dimensões, 
até os limites físicos de cada cristal.
� Sólidos verdadeiros são formados por 
cristais microscópicos numa matriz 
compacta.
RETÍCULO CRISTALINO
CELA UNITÁRIA
� Pequena fração do retículo que pode ser usada 
para gerar ou construir o retículo, de acordo com 
certas regras.
� Rede: análogo bidimensional
� Arranjo regular, repetitivo, de pontos num 
plano
� Uma cela unitária para uma rede teve ter no 
mínimo quatro pontos. 
RETÍCULOS CRISTALINOS 
REPRESENTATIVOS
� Unidade mais simples que pode ocupar um 
ponto reticular é um átomo
1. Argônio: solidifica-se a -189ºC. Como um 
sólido, exibe uma estrutura cúbica de face 
centrada.
2. Cloreto de Sódio: Sólido iônico, grupos de íons 
associados com cada ponto do retículo.
• É um cubo de face centrada com íons cloro em 
cada vértice do cubo e no centro íons sódio. 
Ligações e propriedades dos sólidos
• Conforme as condições de temperatura e 
pressão: estado sólido, no estado líquido ou no 
estado gasoso
• No estado gasoso, a distância média de 
separação entre os átomos é muito grande 
comparada aos seus diâmetros
• No estado líquido ou no estado sólido, a 
distância média de separação entre os átomos é 
comparável aos seus diâmetros
• Os níveis de energia dos elétrons mais exteriores 
de um dado átomo (ou molécula) são distorcidos 
pelos átomos (ou moléculas) da sua vizinhança.
• Nos sólidos cristalinos (ou cristais), os átomos 
(ou moléculas) ocupam posições regularmente 
distribuídas no espaço.
• Quando submetidas a condições normais de 
solidificação um grande número de materiais 
formam estrutura cristalina.
Ligações e propriedades dos sólidos
• Nos sólidos cristalinos iônicos, a rede é formada 
por íons alternadamente positivos e negativos.
• A estabilidade da rede cristalina é mantida pela 
atração eletrostática entre os íons presentes.
• Devido às forças eletrostáticas relativamente 
intensas entre os íons, os sólidos iônicos são 
geralmente duros, frágeis e têm um elevado 
ponto de fusão.
Sólidos Cristalinos Iônicos
Sólidos Cristalinos Covalentes
• Nos sólidos cristalinos covalentes não existe 
transferência de carga entre os átomos para 
formar íons.
• Compartilhamento de pares de elétrons de 
valência entre os átomos.
• A estrutura cristalina de um sólido covalente 
fica definida pela direcionalidade dessa ligação.
• Nesse tipo de estrutura os sólidos cristalinos 
covalentes têm uma condutividade elétrica 
muito baixa, isto é, são isolantes.
• Muitos sólidos covalentes são transparentes à 
luz, ou seja, são incolores.
• São extremamente duros e difíceis de deformar.
Sólidos Cristalinos Covalentes
Sólidos Cristalinos Moleculares
• Nos sólidos cristalinos moleculares constituídos 
por moléculas apolares e não podem formar 
ligações covalentes.
• As moléculas estão ligadas por forças de Van der 
Waals.
• As forças de Van der Waals são bastante fracas e 
são derivadas da interação entre dipolos 
elétricos.
• Em alguns sólidos cristalinos moleculares, as 
moléculas são polares, como no caso do gelo.
• A ligação entre as moléculas, que chamamos de 
ligação hidrogênica, se dá pela atração 
eletrostática entre a parte negativa de uma 
molécula e a positiva de outra.
• Os sólidos moleculares têm condutividade 
elétrica muito baixa, isto é, são isolantes.
Sólidos Cristalinos Moleculares
Sólidos Cristalinos Metálicos
• Um sólido cristalino metálico é formado a partir 
de átomos com alguns elétrons fracamente 
ligados nas camadas mais externas.
• Assim, um sólido metálico é constituído por 
uma rede ordenada de íons positivos que são 
mantidos juntos por uma espécie de gás de 
elétrons livres.
• A mobilidade dos elétrons de valência que 
constituem esse gás de elétrons livres é que 
torna os metais bons condutores de eletricidade.
Sistemas Cristalinos e Propriedades
Estruturais dos Sólidos
• Os átomos se arranjam de forma periódica em 
padrões extremamente regulares.
• O conjunto de pontos no espaço ocupados por 
centros atômicos é chamado de rede.
• Max von Laue provou a existência de estruturas 
cristalinas em sólidos em 1912, usando difração 
de raios X.
Algumas estruturas cristalinas
Simetria hexagonal de um
floco de neve: aparece 
devido a organização dos 
átomos de hidrogênio e 
oxigênio.
Cristais de sal (NaCl), 
observados num aumento 
de 30 X. Pode-se ver 
claramente que temos uma
estrutura cúbica.
Cristal de quartzo
(SiO2), o mais 
Abundante 
mineral na Terra.