1028017_Aula estrutura cristalina-parte 2

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Polimorfismo e Alotropia
Dois cristais são ditos polimorfos quando, embora tenham estruturas
cristalinas diferentes, apresentam a mesma composição. Quando
encontrado em sólidos elementares, esta condição é conhecida por
alotropia.
Ferro Titânio
Hibridização sp3 Hibridização sp2
ρ = nA
VCNA
Onde:
n= número de átomos por célula unitária
A= peso atômico
VC= volume da célula unitária
NA = número de Avogadro (6,02x10
23
átomos/mol)
Cálculo da densidade teórica de um sólido metálico
Densidade dos materiais
1. Calcular o volume de uma célula unitária CFC em termos do 
raio atômico R.
Exercícios
2. Mostre que o fator de empacotamento atômico para a
estrutura cristalina CFC é de 0,74.
C
A
V
V
unitáriacélulaudatotalvolume
átomosdetotalvolume
FEA 
3. O cobre possui um raio atômico de 0,128nm (1,28 Å ), uma
estrutura cristalina CFC, e um peso atômico de 63,5 g/mol.
Calcule a sua densidade e compare a resposta com sua densidade
medida experimentalmente (8,94g/cm3).
4. O ferro passa de ccc para cfc a 910 ºC. Nesta temperatura os 
raios atômicos são respectivamente , 1,258 Å e 1,292 Å. Qual
a variação de volume percentual provocada pela mudança de 
estrutura? 
 Vccc= 2a3 Vcfc= a3
accc= 4R/ (3)
1/2 acfc = 2R (2)
1/2 
Vccc= 49,1 Å3 Vcfc= 48,7 Å3
V%= 48,7 - 49,1 /48,7 = - 0,8% de variação
Para o cálculo foi tomado como base 2 células unitárias ccc, por isso Vccc= 2a
3
uma vez que na passagem do sistema ccc para cfc há uma contração de volume.
Estrutura Cristalina nos Materiais Iônicos
A estrutura cristalina dos materiais iônicos, por exemplo nos cerâmicos, 
depende das características dos íons que o compõem:
 a magnitude da carga elétrica em cada um dos íons correspondentes;
determinado pela neutralidade da carga
 Os tamanhos relativos dos cátions e dos ânions.
Estruturas estáveis são aquelas com o maior número de vizinhos de carga 
oposta.
O nº de coordenação está relacionado com a razão entre o raio do cátion e do 
ânion.
Números de coordenação e geometrias para várias razões entre os raios do 
cátion e do ânion (rc/ra)
Algumas substâncias, em particular materiais orgânicos, não apresentam
uma simples transição entre as fases cristalina (sólida) e isotrópica
(líquida). Eles apresentam uma nova fase que possui propriedade
mecânica e de simetria intermediária entre as fases sólida e líquida. Por
esta razão, esta nova fase é chamada de cristal líquido.
Cristal LíquidoNovos materiais
Os cristais-líquidos são utilizados como sensores de pressão e
temperatura, e como visores de televisão, notebooks, palm tops,
celulares, calculadoras etc...
São utilizados em tais dispositivos, pois as fracas interações
intermoleculares características dos cristais-líquidos os tornam
sensíveis a variações de temperatura, pressão e campos
magnéticos.
Cristal Líquido
Novos materiais
Vidros Metálicos
Fonte da imagem: (Reprodução/Universidade de Yale)
• Quando um metal líquido é resfriado abaixo da sua temperatura de fusão, inicia-se
um processo de nucleação dos átomos, que se posicionam de modo a formar uma
estrutura ordenada que se repete por todo o volume do material; o sólido assim
formado é chamado de cristal. Esse processo é o que geralmente ocorre em metais.
• Entretanto, sob certas condições, é possível a obtenção de ligas metálicas, a partir
do estado líquido, cujos átomos, ao invés de se agruparem ordenadamente, o fazem
de modo aleatório. Esses sólidos são chamados de VIDROS. (W.B. Castro; B.A.
Luciano)
Taxa de resfriamento superior 
a 106 ºC/s
Novos materiais
Vidros Metálicos
• Como os vidros metálicos são constituídos por elementos metálicos,
eles apresentam elevada condutividade elétrica e térmica, assim como
são dúcteis.
•Não são transparentes, nem frágeis. Mostram qualidades particulares
como a facilidade de magnetização, elevada dureza, resistência à
corrosão e expansão térmica reduzida.
•Aplicação: lâmina de barbear, vasos de reatores, células eletrolíticas,
bio-implantes, fabricação de transformadores elétricos, componentes de
relógio, artigos esportivos, transdutores magnéticos...
Novos materiais
Características do metal vítreo comparada aos vidros e metais tradicionais