Estruturados dos Solidos Cristalinos

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<p>Unidade II</p><p>O QUE É UM CRISTAL?</p><p>CRISTAIS DE QUARTZO</p><p>ESTRUTURA CRISTALINA</p><p>Um material cristalino é um material no qual os átomos</p><p>estão posicionados segundo um arranjo periódico ou repetitivo ao</p><p>longo de grandes distâncias atômicas, os átomos se posicionam em</p><p>um padrão tridimensional repetitivo.</p><p>MATERIAIS CRISTALINOS E AMORFOS</p><p>SÓLIDOSSÓLIDOS</p><p>CRISTALINOSCRISTALINOS AMORFOSAMORFOS</p><p>AMORFOCRISTALINO</p><p>MATERIAIS CRISTALINOS E AMORFOS</p><p>O</p><p>Si</p><p>ESTRUTURA CRISTALINA</p><p>CÉLULA UNITÁRIA 2D</p><p>CÉLULA UNITÁRIA 3D</p><p>A ordem dos átomos nos sólidos cristalinos indica que pequenos grupos</p><p>de átomos formam um padrão repetitivo.</p><p>CÉLULA UNITÁRIA: MODELO DE ESFERAS</p><p>RÍGIDAS</p><p>ESTRUTURAS CRISTALINAS DOS METAIS</p><p>NÃO-DIRECIONAL</p><p>GRANDE NÚMERO DE VIZINHOS</p><p>EMPACOTAMENTOS DENSOS</p><p>NÚMERO DE COORDENAÇÃO</p><p>1</p><p>2 3</p><p>4</p><p>5</p><p>6</p><p>7</p><p>8</p><p>Número de coordenação = 8</p><p>FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO (F.E.A.)</p><p>F.E.A. =</p><p>Volume dos átomos contidos na célula unitária</p><p>Volume da célula unitária</p><p>4 átomos/célula</p><p>NC = 12</p><p>F.E.A. = 0,74</p><p>ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACE</p><p>CENTRADA - CFC</p><p>⅛ de átomo</p><p>½ de átomo</p><p>É encontrado em muitos metais possui uma célula unitária com</p><p>geometria Cúbica.</p><p>CÉLULA CFC</p><p>22Ra</p><p>esferaa VnV </p><p>3</p><p>cV a</p><p>0,74</p><p>216R</p><p>πR</p><p>3</p><p>16</p><p>V</p><p>V</p><p>FEA</p><p>3</p><p>3</p><p>c</p><p>a </p><p>�</p><p>PELO TEOREMA DE PITÁGORAS:</p><p>a2 + a2 = (4R)2</p><p>2a2 = 16R2</p><p>a2 = 8R2</p><p>a = 2R �</p><p>Número de átomos/</p><p>célula unitária</p><p>74% do volume da célula unitária estão</p><p>ocupados pelos átomos do material</p><p>4R</p><p>a</p><p>a</p><p>  216R22RV 33</p><p>c </p><p>c</p><p>a</p><p>unitáriacéluladatotalvolume</p><p>unitáriacélulaumaemátomosdevolume</p><p>V</p><p>V</p><p>FEA </p><p>33 πR</p><p>3</p><p>16</p><p>πR</p><p>3</p><p>4</p><p>4 </p><p>CÉLULA UNITÁRIA CFC: FEA</p><p>2 átomos/célula</p><p>NC = 8</p><p>F.E.A. = 0,68</p><p>ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO</p><p>CENTRADO - CCC</p><p>CÉLULA CCC</p><p>ESTRUTURA HEXAGONAL COMPACTA (HC)</p><p>NC = 12</p><p>F.E.A. = 0,74</p><p>�</p><p>�⁄ de átomo</p><p>½ de átomo</p><p>6 átomos/célula</p><p>c = 1,633a</p><p>a</p><p>CÉLULA HC</p><p>ESTRUTURAS CRISTALINAS DE ALGUNS METAIS</p><p>Cr</p><p>Fe-α</p><p>Zn</p><p>Ti</p><p>Mg</p><p>Au</p><p>Ag</p><p>Al</p><p>Cu</p><p>Fe-γ</p><p>CÁLCULO DE DENSIDADE</p><p>Número de Avogadro</p><p>(6,023×1023 átomos/mol)</p><p>Densidade do material [g/cm3]</p><p>Número de átomos /célula unitária</p><p>Peso atômico [g/mol]</p><p>Volume da célula unitária [cm3]</p><p>AcNV</p><p>nA</p><p>ρ</p><p>Para uma célula CFC, tem-se:</p><p>• n = 4 átomos/célula</p><p>• a = 2R �</p><p>Portanto, para R = 0,128 nm = 0,128 × 10-9 m = 0,128 × 10-7 cm:nn</p><p>EXEMPLO #1: CÁLCULO DE DENSIDADE</p><p>O cobre possui um RAIO ATÔMICO de 0,128 nm, ESTRUTURA</p><p>CRISTALINA CFC e um PESO ATÔMICO de 63,5 g/mol. Calcule sua</p><p>DENSIDADE e compare a resposta com a sua densidade medida</p><p>experimentalmente.</p><p>a p n µ m k M G</p><p>10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 103 106 109</p><p>    A</p><p>3</p><p>A</p><p>3</p><p>A</p><p>3</p><p>Ac N216R</p><p>nA</p><p>N22R</p><p>nA</p><p>N</p><p>nA</p><p>NV</p><p>nA</p><p>ρ </p><p>a</p><p> </p><p>   átomos/mol106,023cm100,128216</p><p>g/mol)(63,5átomos4</p><p>ρ</p><p>2337 </p><p></p><p></p><p>38,89g/cmρ Valor experimental: 8,94 g/cm3</p><p>EXERCÍCIOS SUGERIDOS</p><p>3.3, 3.4, 3.6, 3.7,</p><p>3.8, 3.9, 3.11</p>