Aula 3 - Química de Sólidos - IQG242 - Retículos Periódicos

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QUÍMICA INORGÂNICA DE 
SÓLIDOS 
 LIGAÇÃO QUÍMICA
 REDES PERIÓDICAS X ESTRUTURA
 PROPRIEDADES
Estrutura
Desempenho
Propriedade 
APLICAÇÃO
Síntese
QUÍMICA DO ESTADO SÓLIDO E 
MATERIAIS
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TIPOS DE SÓLIDOS
 CRISTALINO: periódico, com ordem a longa distância e tridimensional.
 Arranjo de átomos ou moléculas; 
 Corresponde a uma simetria particular; 
 Difrata raios X.
AMORFO: nenhuma ordem a longa
distância.
Nenhum arranjo periódico de átomos ou moléculas;
Difração de raios X fraca ou nula.
COMO SABER A POSIÇÃO DOS ÁTOMOS 
EM SÓLIDOS?
DIFRAÇÃO: 2d sin θ = nλ
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TIPOS DE DIFRAÇÃO
 sin θ < 1 ↔ difração requer: λ < 2d
 λ adequados:
 Raios X (ex. fonte de cobre, λ = 0.154 nm)
 Neutrons (com velocidade térmica de 
300 K, λ = 0.1 nm)
 Eletrons ( com energia de 150 elétrons 
volts (eV), λ = 0.1 nm)
CRISTAL DE CLORETO DE SÓDIO:
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CRISTAL DE CLORETO DE SÓDIO:
1) É FORMADO POR ESFERAS RÍGIDAS, POSITIVAS E NEGATIVAS, 
QUE SÃO MANTIDAS JUNTAS POR FORÇAS DE ATRAÇÃO 
ELETROSTÁTICAS. CADA ÍON É CERCADO POR SEIS ÍONS DE 
CARGA OPOSTA, LOCALIZADOS NOS VÉRTICES DE UM 
OCTAHEDRO REGULAR.
2) SUA ESTRUTURA CRISTALINA REPRESENTA UM ARRANJO DE 
ÍONS QUE POSSUE A MENOR ENERGIA POTENCIAL POSSÍVEL. 
- MÍNIMO ABSOLUTO DE ENERGIA
3) SÃO CONSIDERADOS INFINITOS, PORTANTO OS EFEITOS DE 
SUPERFÍCIE SÃO IGNORADOS (EFEITOS RELACIONADOS A 
NANOESTRUTURA OU MESMO A MICROESTRUTURA SÃO 
DESCONSIDERADOS).
 DEFINIÇÕES:
 MONOCRISTAL CRISTAL PERFEITO = CRISTAL IDEAL:
- É FORMADO POR ÁTOMOS (PARTÍCULAS) QUE FORMAM UM 
ARANJO BÁSICO QUE SE REPETE PERIÓDICAMENTE NAS 
TRÊS DIMENSÕES.
- NÃO SÃO OBSERVADOS DEFEITOS DE REDE QUE ALTEREM 
A TRIPLICE PERIODICIDADE.
- PODEM SER DESCRITOS MATEMÁTICAMENTE MAS NÃO 
TEM COMO EXISTIR FISICAMENTE.
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 MONOCRISTAL REAL:
- SÃO OBSERVADOS “DEFEITOS ESTRUTURAIS” QUE PROVOCAM 
PEQUENAS FALHAS NA PERIODICIDADE DA REDE.
- EX.: CERTAS PARTÍCULAS ESTÃO AUSENTES, NÃO SÃO OBSERVADAS 
NAS POSIÇÕES ESPERADAS 
- SÃO DENOMINADAS LACUNAS
-
- ( DE UMA MANEIRA GERAL AS LACUNAS DÃO ORIGEM A UMA NÃO-
ESTEQUIOMETRIA DA COMPOSIÇÃO).
 GRAU DE CRISTALINIDADE: PODE SER CONSIDERADO COMO UMA MEDIDA DA 
PERFEIÇÃO DA REDE PERIÓDICA.
- SÓLIDOS POLICRISTALINOS: FORMADO POR CENTENAS DE PEQUENOS 
CRISTAIS.
- EX.: A BARRA DE UM METAL É CRISTALINA, MAS É GERALMENTE 
FORMADA POR PEQUENOS CRISTAIS INDIVIDUAIS.
- OUTRO EXEMPLO SÃO OS MATERIAIS CERÂMICOS.
QUÍMICA INORGÂNICA DE 
SÓLIDOS 
 REDES PERIÓDICAS
 SIMETRIA EM SÓLIDOS
 CELAS UNITÁRIAS
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REDES PERIÓDICAS ↔ CELA UNITÁRIA
- REDES PERIÓDICAS
BIDIMENCIONAIS
- PONTOS DE REDE 
- CELAS UNITÁRIAS
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Rede Bidimensional: NaCl
BIDIMENCIONAL X TRIDIMENCIONAL
Retículo Periódico 
Tridimensional
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REDES TRIDIMENSIONAIS
7 SISTEMAS CRISTALINOS
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7 SISTEMAS CRISTALINOS
     
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POSIÇÕES DOS ÁTOMOS:
 P — célula unitária primitiva, ou simples, onde todos os pontos 
reticulares estão localizados nos vértices do paralelepípedo que 
constitui a célula; 
 F — célula unitária centrada nas faces, apresentando pontos 
reticulares nas faces para além dos localizados nos vértices. Quando 
apresentam somente pontos reticulares nas bases são designadas 
pelas letras A, B ou C , segundo as faces que contêm os pontos 
reticulares; 
 I — célula unitária centrada no corpo tendo, para além dos pontos que 
determinam os vértices, um ponto reticular no centro da célula. 
 R — célula unitária primitiva com eixos iguais e ângulos iguais, ou 
hexagonal, tendo, para além dos pontos que determinam os vértices, 
pontos duplamente centrados no corpo. 
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PRIMITIVA: (P)
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FACE CENTRADA: (F)
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CORPO CENTRADO: (I)
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Obs.1: todos os átomos são 
iguais, as diferentes cores são 
utilizadas apenas para facilitar 
a visualização das posições.
Obs.2: não esquecer que 
todos os átomos estão 
relacionados por 
operações de simetria
F C 
4 tipos de cela unitária
+
7 sistemas cristalinos
14 Celas de Bravais
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Células unitárias
Células unitárias
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ÁTOMOS POR CÉLULA = Z
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6 / 0,415-0,731
Identifique o tipo de cela de Bravais
alfa-SiC
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ESTRUTURAS TIPO
Exemplos de sólidos iônicos com 
estrutura do NaCl (sal de rocha)
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Exemplos de sólidos iônicos com 
estrutura do CsI
Considerando cátions ou ânions na origem:
NaCl
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Face centrada: considerando ânions
Z = 4
(a) Sal de rocha; (b) blenda de zinco; (c) anti-fluorita
 Nos casos de estrutura mais simples, cada ponto da rede
corresponde a um átomo ou íon. Porém em estruturas mais
complicadas, como materiais cerâmicos e compostos,
centenas de átomos podem estar associados a cada ponto
da rede formando células unitárias extremamente
complexas, as quais podem ser caracterizadas usando os
seguintes parâmetros:
 Parâmetro da rede — é possível determinar o valor do
parâmetro da rede (comprimento dos lados da célula unitária);
 Número de coordenação — é o número de átomos que entram
em contacto com um átomo em particular, ou o número de
átomos da vizinhança estrita. O máximo é 12, correspondente a
12 átomos em vizinhança directa;
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 Factor de empacotamento — fração do espaço da célula
unitária ocupada por átomos, supondo que estes são esferas
sólidas. O fator de empacotamento pode ser expresso por:
 f = (átomos por célula) x (volume átomo) / (volume da célula) 
 Densidade teórica — a partir das características da rede, pode
obter-se a densidade teórica mediante a seguinte expressão:
 Densidade = d = ___(átomos por célula) x (massa atômica)___ 
(Número de Avogrado) x (volume da célula) 
DENSIDADE
 Densidade teórica — a partir das características da
rede, pode obter-se a densidade teórica mediante a
seguinte expressão:
 D = (massa atômica) x (átomos por célula) / (Número de 
Avogrado) x (volume da célula). 
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Densidade
Ex.: Metal com cela cúbica de face centrada (Z = 4) 
Exemplo:
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