Mineralogia - aula 2
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Mineralogia - aula 2


DisciplinaElementos de Mineralogia e Petrologia13 materiais120 seguidores
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Elementos de Mineralogia e 
Petrologia 
Aula 2 
Substância cristalina e sistemas 
cristalinos 
Substância cristalina 
\uf0fc Substância cristalina: átomos dispostos em 
posições regulares no espaço. 
 
\uf0fc Rede + Base 
\uf0fc Rede: estrutura geométrica 
\uf0fc Base: distribuição dos átomos em cada ponto 
da rede. 
\uf0fc Rede + Base = Estrutura cristalina 
 
Estrutura cristalina 
Célula unitária 
\uf0fc Unidade básica 
repetitiva da 
estrutura 
tridimensional. 
 
\uf0fc Rede cúbica de face 
centrada. 
 
Sistemas cristalinos 
\uf0fc Os tipos de redes cristalinas tridimensionais foram 
agrupados em 7 sistemas cristalinos de acordo com os 7 
tipos convencionais de células unitárias: 
 
Cúbico, ortorrômbico, tetragonal, monoclínico, 
romboédrico, triclínico e hexagonal. 
 
\u2794 Sistemas cristalinos: representação cartesiana com os 
eixos x, y e z e os ângulos , e , entre os eixos. 
 
 
Sistemas cristalinos 
Sistemas cristalinos 
Sistemas cristalinos - cúbico 
Sistema cúbico - NaCl 
Sistemas cristalinos - ortorrômbico 
Sistemas cristalinos - tetragonal 
Sistemas cristalinos - monoclínico 
Sistemas cristalinos \u2013 romboédrico 
Sistemas cristalinos \u2013 triclínico 
Sistemas cristalinos \u2013 hexagonal 
Sistemas de índices 
 
\u2794 A posição de um ponto numa rede cristalina é 
definida, num sistema de coordenadas 
cartesianas, em termos do número de 
parâmetros de rede em cada direção. 
 
\u2794 As coordenadas são escritas como as três 
distâncias, separadas por vírgula: ax, ay, az. 
 
Sistemas de índices 
Planos cristalinos 
\uf0fc Índices de Miller: utilizado para descrever o 
conjunto de planos existentes em um cristal. 
 
\u2794 Equação do plano: x/a + y/b + z/c = 1 
 onde a, b e c são pontos de interceptação do plano 
com os eixos x, y e z. 
\u2794 Como a, b e c podem ser menores do que 1 ou 
infinito no caso do plano ser paralelo a um eixo, 
adota-se o inverso dos valores de a, b e c: 
 h=1/a, k=1/b, l=1/c (h k l). 
Planos cristalinos 
Planos (0 1 0) 
São paralelos aos 
eixos x e z 
(paralelo à face) 
Cortam um eixo: y 
em 1 e os eixos x 
e z em . 
1/ , 1/1, 1/ . 
Planos cristalinos 
Planos (1 1 0) 
São paralelos ao 
eixo z. 
Cortam dois eixos: x 
e y. 
1/1, 1/1, 1/ . 
Planos cristalinos 
Planos (1 1 1) 
Cortam os três eixos 
cristalográficos. 
1/1, 1/1, 1/1. 
Defeitos cristalinos 
 
 
Definição: 
Imperfeição do reticulado cristalino. 
Ruptura da regularidade da rede. 
Imperfeições cristalinas 
\uf0fc Defeitos cristalinos: imperfeições que ocorrem no 
arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. 
\uf0fc Podem envolver irregularidades na \u201cposição dos 
átomos\u201d e no \u201ctipo de átomos\u201d. 
 
\uf0fc Tipo e número de defeitos dependem: 
\uf0d8 Do material. 
\uf0d8 \u192Da \u201chistória\u201d de processamento do material. 
\uf0d8 \u192Do meio ambiente. 
 
Imperfeições cristalinas 
\uf0fc Defeitos modificam o comportamento (mecânico, 
elétrico, químico, ótico) do material. 
 
\uf0fc Através da introdução de defeitos, controlando o 
número e o arranjo destes, é possível desenvolver 
novos materiais com as características desejadas. 
\uf0fc Exemplo: Dopagem em semicondutores - 
Imperfeições criadas para alterar o tipo de 
condutividade em determinadas regiões do 
material. 
Imperfeições cristalinas - importância 
DEFEITOS 
INTRODUÇÃO 
SELETIVA 
CONTROLE DO 
NÚMERO 
ARRANJO 
Permite desenhar e criar novos materiais com a 
combinação desejada de propriedades 
Defeitos cristalinos - Classificação 
\uf0fc Defeitos puntiformes (associados com uma 
ou duas posições atômicas): lacunas e átomos 
intersticiais. 
 
\uf0fc Defeitos de linha (unidimensionais): 
discordâncias. 
 
Defeitos cristalinos - Classificação 
\uf0fc Defeitos bidimensionais (fronteiras entre duas 
regiões com diferentes estruturas cristalinas ou 
diferentes orientações cristalográficas): 
contornos de grão, interfaces, defeitos de 
empilhamento, superfícies livres. 
 
\uf0fc Defeitos volumétricos (tridimensionais): 
poros, trincas e inclusões. 
 
Defeitos puntiformes 
\uf0fc Devido à agitação térmica, os átomos de um cristal 
real estão sempre vibrando. Quanto maior a 
energia térmica, maior será a chance de átomos 
sair de suas posições, deixando um vazio em seu 
lugar. 
\uf0fc Dentro da rede cristalina existem inúmeros 
interstícios, espaços vazios entre os átomos, nos 
quais é possível alojar outros átomos. 
\uf0fc Impurezas presentes na rede cristalina. 
Defeitos puntiformes 
Lacunas 
\u2794 Lacunas (vacancy): Ausência de um átomo em 
um ponto do reticulado cristalino. Posições da 
rede que deveriam estar ocupadas por átomos, 
mas estão vazias. 
\u2794 Podem ser formadas durante a solidificação ou 
como resultado de vibrações atômicas. 
\u2794 A existência de uma vacância promove o 
deslocamento dos átomos circunvizinhos de 
suas posições regulares. 
 
 
 
 
Defeitos puntiformes: Interstícios 
\u2794 Interstícios: posições da rede cristalina que 
regularmente estão vazias, mas são ocupadas 
por átomos. 
\u2794 Introdução do átomo entre as posições 
regulares da rede produz o deslocamento dos 
átomos regulares para abrir espaço para o 
átomo intersticial. 
\u2794 Grande distorção do reticulado cristalino. 
\u2794 Auto-intersticial: é um átomo que ocupa um 
interstício da estrutura cristalina. 
Defeitos puntiformes 
Lacunas e Auto-intersticiais 
Lacuna 
auto-intersticial 
Defeitos puntiformes 
Átomo intersticial pequeno Átomo intersticial grande 
 gera maior distorção na rede 
Defeitos puntiformes: Impurezas 
\uf0fc Impureza: presença na rede de um átomo não 
pertencente à rede regular. 
 
 Podem ocupar diferentes posições: 
 Posições regulares da rede: IMPUREZA 
SUBSTITUCIONAL (substituir um átomo 
regular). 
 Posições intersticial da rede: IMPUREZA 
INTERSTICIAL. 
Defeitos puntiformes: Impurezas 
Ligas Metálicas 
Impurezas são adicionadas intencionalmente com 
a finalidade: 
- aumentar a resistência mecânica 
- aumentar a resistência à corrosão 
- Aumentar a condutividade elétrica 
Defeitos puntiformes: Impurezas 
Impureza 
substitucional Impureza 
intersticial 
Tipos de impurezas 
\uf0fc Tipo de impureza depende do tamanho: 
 
Impurezas do mesmo tamanho ou maiores do 
que os átomos regulares tendem a ser 
SUBSTITUCIONAIS. 
 
 Impurezas menores do que os átomos 
regulares tendem a ser INTERSTICIAIS. 
 
Defeitos em linha (lineares) 
\uf0fc Imperfeições da rede que ocorrem ao longo de 
uma linha: discordâncias. 
 
\uf0fc Exemplo: Discordância em cunha ou aresta. 
 
\uf0fc As discordâncias deformam localmente a rede. 
 
Defeitos em linha (lineares) 
\uf0fc Também chamados de discordâncias. 
\uf0fc Defeitos lineares ou unidimensionais em torno do 
qual alguns átomos estão desalinhados. 
\uf0fc As discordâncias estão associadas com a 
cristalização e a deformação (origem: térmica, 
mecânica e supersaturação de defeitos pontuais). 
\uf0fc Defeitos lineares são associados principalmente à 
deformação mecânica. A presença deste defeito é 
a responsável pela deformação, falha e ruptura dos 
materiais. 
Defeitos em linha (lineares) 
\uf0fc Imperfeições da rede que ocorrem ao longo de 
uma linha: discordâncias. 
 
\uf0fc Exemplo: Discordância em cunha ou aresta. 
 
\uf0fc As discordâncias deformam localmente a rede. 
 
Discordância em cunha ou aresta 
Discordância em cunha ou aresta 
Defeitos bidimensionais 
\uf0fc Interface: contorno entre duas fases diferentes. 
 
\uf0fc Contornos de Grão: contornos entre dois cristais 
sólidos da mesma fase. 
 
\uf0fc Superfície Externa: superfície entre o cristal e o 
meio que o circunda. 
 
Defeitos bidimensionais 
Contornos de grão 
Contornos de grão 
Os átomos próximos aos contornos (a) não possuem uma 
distância de equilíbrio ou arranjo definido. Grãos e 
contornos de grão em uma amostra de aço inoxidável 
ferrítico (b). 
Defeitos bidimensionais 
Contornos de grão 
Contornos de grão: 
 desalinhamento das redes dos grãos 
adjacentes. 
 
 Região de maior