Trabalho Ciencia dos Materiais Estrutura Cristalina

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FACULDADE PITÁGORAS 
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Introdução à Ciência dos Materiais
		Prof. Msc.: Alexssan Moura Período; terceiro (3º) sala 220 	
 
Experimento: ESTRUTURA DOS MATERIAIS
 	 COMPONENTES DA EQUIPE:
ADRIANA FREITAS MATOS 
ANIZIA FURTADO DURANS 
GESSÉ RIBEIRO DOS SANTOS 
MAXWELL COSTA BEZERRA 
RAMON BATISTA 
WESLEY DINIZ ANDRADE
São Luís
 2015
SUMÁRIO
1. OBJETIVO............................................................................................................................................. 2 
2. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................... 2
3. MATERIAIS ......................................................................................................................................... 3 
4. METODOLOGIA..................................................................................................................................... 3 
4.1 Montagem de uma célula unitária do tipo CS (Cúbica Simples)..................................................... 3
4.2 Montagem de uma célula unitária do tipo CCC (Cúbica de Corpo Centrado)................................ 3
4.3 Montagem de uma célula unitária do tipo HC (Hexagonal Compacta)........................................ 3
5.0 RESULTADOS.................................................................................................................................................
6.0 CÉLULAS UNITÁRIAS DOS ARRANJOS CRISTALINOS DE BRAVAIS...................................................................
7.0 CONCLUSÃO..................................................................................................................................................3
1.0 OBJETIVO 
Montar a célula unitária e a estrutura do metal, facilitando a visualização dos tipos de retículos cristalinos estudados na teoria. 
2.0 INTRODUÇÃO 
No estudo das estruturas dos materiais, especificamente no estado sólido, são trabalhados dois conceitos importantes, o de Cristalinidade e Não Cristalinidade. Esse conceito diz respeito à forma com que os átomos/íons estão arranjados uns aos outros a nível atômico. Material cristalino é aquele que possui um arranjo atômico periódico ou repetitivo ao longo de grandes distancias atômica, ao contrário do não cristalino ou amorfo, que não apresenta um arranjo com uma formação periódica de seus átomos. Para os materiais sólidos cristalinos, é utilizada a ideia de Célula unitária, que é a unidade estrutural básica da formação de uma estrutura cristalina. O experimento que será realizado a seguir apresentará na prática, como se dá a formação de algumas dessas estruturas básicas chamadas de células unitárias e a importância do entendimento da mesma para o estudo dos materiais. 
3.0 MATERIAIS 
Neste experimento foram utilizados os seguintes materiais:
	QTD
	
	Itens
	01
	UN
	Pacotes de esferas de isopor de 30mm
	01
	UN
	Pacote de esferas de isopor de 20mm
	01
	UN
	Estilete tamanho médio
	01
	UN
	Estilete tamanho grande
	01
	UN
	Pincel (7mm)
	01
	UN
	Régua (30cm)
	02
	UN
	Caixas de palito de madeira (tam. 6.5cm)
	01
	UN
	Tubo de cola isopor
	01
	UN
	Transferidor de grau
	01
	CX
	Tintas
	
	
	Foto 1- Materiais
	Foto 2- Materiais
4. METODOLOGIA
O experimento a seguir, consiste em realizar a montagem de 4 (quatro) células unitárias de materiais diferentes os quais demonstram a formação da estrutura dos materiais sólidos cristalinos.
4.1 Montagem de uma célula unitária do tipo CS (Cúbica Simples).
Este tipo de célula unitária possui 8 (oito) átomos, contudo para representar apenas uma única célula unitária, tivemos que subdividir os átomos das extremidades/vértices, ficando somente 1/8 de cada átomo.
Passo 1: dividir uma esfera de 30mm em 8 partes.
Passo 2: Utilizando palitos, realizar a montagem da estrutura de um cubo simples. Os palitos representam as ligações dos átomos da célula unitária. As esferas representam os átomos, divididos em 8 partes (1/8), simbolizando a estrutura ou geometria cristalina, nesse caso, do tipo cúbica simples (CS). Obs. As cores são meramente ilustrativas.
	
	
	Foto 4
	Foto5
4.2 Montagem de uma célula unitária do tipo CCC (Cúbica de Corpo Centrado).
Para realizar a montagem desta célula unitária, a princípio segue os mesmos passos da cúbica simples. Divide-se uma esfera (de 30mm) de isopor em 8 partes(simbolizando os átomos das dos vértices que estão ligados com os demais átomos da rede cristalina). Em seguida, posiciona-se uma esfera( de 30mm) ao centro do cubo. Esta esfera ao centro simboliza um átomo centrado. Essa estrutura é denominada estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC)
	
	
	Foto 6
	Foto 7
Montagem de uma célula unitária do tipo CFC (Cúbica de Faces Centrada). Passo 1: Divide-se 1 esfera (30mm) em 8 partes. Passo 2; Utiliza-se os palitos para realiza a ligação dos vértices e montar a forma de um cubo. Passo 3: Divide-se 3 esferas (30mm) em duas partes iguais. Passo 4: Coloca-se cada metade das três esferas dividas ao meio em cada face do cubo, utilizando os pálidos como ligação.
	
	
	Foto 8-Montagem de uma Célula Unitária do tipo Cúbica de Faces Centrada.
	Foto 9- Representação de uma Célula Unitária do tipo Cúbica de Faces Centrada.
4.3 Montagem de uma célula unitária do tipo HC (Hexagonal Compacta). 
Esta célula unitária é basicamente formada por dois hexágonos e um triângulo ao centro, sendo os 3 sobrepostos (um sob o outro) como veremos abaixo. Passo 1: Montagem dos dois hexágono Dividir uma esfera de 30mm em 6 partes iguais. Dividir uma esfera de 30mm em 2 partes iguais Posicionar as 6 partes da esfera em forma de um hexágono e posicionar também ao centro de cada hexágono a esfera que foi dividida ao meio. Utilizar os palitos para realizar a ligação das 6 partes da esfera entre-se e também à metade da esfera que foi posicionada ao centro do hexágono.
	
	
	Foto 10-Posicionar as partes da esfera em forma de hexágono e realizar a ligação com os palitos.
	Foto 11- Montagem do triângulo que forma a parte interna da Célula hexagonal.
Passo 3: Montagem do hexágono Para realizar a montagem completa, deve-se, posicionar um hexágono numa superfície plana, inserir 3 palitos na metade da esfera central do hexágono direcionados para cima, em seguida, posicionar o triangulo nos 3 palitos, então esta posicionado o triângulo. Após isso, realizar a sobreposição do segundo hexágono sobre o triangulo formando então a estrutura da célula hexagonal (HC). Contudo, deve-se realizar a montagem de todas as ligações usando palitos, conforme especificado no material de apoio.
	
	
	Foto 12- Montagem do triângulo nas duas estruturas hexagonais.
	Foto 13- Montagem das ligações concluindo assim, a estrutura hexagonal.
5. RESULTADOS 
Ao final do experimento, os objetivos foram alcançados com sucesso. Conforme visto acima, foram montados os quatro modelos de células unitárias solicitadas e foi possível através do experimento, ter uma melhor visualização da formação das estruturas cristalinas. Conforme visto em sala de aula existem 7 Sistema Cristalinos geometricamente distintos, cada um com suas particularidades. Através da discussão em equipe e apoio com material didático assim como explanado em sala de aula com o professor, ficou claro o entendimento entre sistema cristalino e estrutura cristalina. O sistema cristalino diz respeito à maneira em que os átomos, íons ou moléculas estão ordenados e Estrutura Cristalina é a maneira que os átomos, íons ou moléculas estão arranjados. Por exemplo, na estruturacristalina C.F.C. os átomos irão se arranjar em forma de cubos com um átomo no centro de cada uma das seis faces do cubo. Contudo, sistema cristalino é a maneira em que esses átomos da estrutura estão localizados. Por exemplo, a estrutura CFC pertence ao sistema cristalino cúbico, pois os átomos ordenados tendem a criar um formato cúbico. No experimento feito a montagem de uma célula unitária do tipo CCC(cubico de corpo centrado), para fins de exemplo, o elemento Cromo tem essa forma em sua estrutura, uma célula com formato HC (Hexagonal compacta) a exemplo do Zinco, um célula unitária com formato CFC (Cúbico de faces centradas) Abaixo, relação de cada sistema Cristalino com os eixos e ângulos entre eixos.
6.0 Células unitárias do arranjos cristalinos de Bravais. 
7.0 CONCLUSÃO
REFERENCIAS 
CALLISTER, Willian D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma introdução, 5ª edição, Rio de Janeiro: LTC, 2002. ASKELAND. DONALD R. Ciência e Engenharia dos Materiais, 1ª edição, São Paulo: CENGAGE, 2013.
http://www.trajanocamargo.com.br/wpontent/uploads/2012/05/Estrutura_Cristalina_materialdeapoio2.pdf
ANEXOS
TABELA RESUMO DE ELEMENTOS COM AS CARACTERÍSTICAS ESTUDADAS
	METAIS ESTRUTURA 
	ESTRUTURA CRISTALINA
	RAIO ATÔMICO
	RELAÇÃO DO PARÂMETRO DE REDE COM O RAIO
	1. Alumínio
	
CFC
	
0,1431
	2R/(2)^1/2
	2. Cobalto
	
CCC
	
0,1253
	2R =0.250
	
3. Cromo
	
CCC
	
0,1249
	4R/(3)^1/2=0.288
	
4. Ferro (α)
	
CCC
	
0,1241
	4R/(3)^1/2=0.286
	
5. Nível
	
CFC
	
0,1246
	2R/(2)^1/2 2R=0.176
	
6. Zinco
	
HC
	
0,1332
	2R=0.266
	
7. Cloreto de sódio
	
CCC
	
	2R(2)^1/2=
	
8. Cloreto de Césio
	
CFC
	
	4R/3=
	METAIS
	FEA
	NÚMERO DE COORDENAÇÃO
	VOLUME DA CÉLULA UNITÁRIA
	DENSIDADE RELATIVA
	1. Alumínio
	
0,74
	
12
	
8r3. 23/2
	
2,70
	2. Cobalto
	
0,74
	
12
	
8r3 | 8,83
	
8,83
	
3. Cromo
	
0,68
	
08
	
64r3/33/2
	
7,19
	
4. Ferro (α)
	
0,68
	
08
	
64r3. 33/2
	
7,87
	
5. Níquel
	
0,74
	
12
	
64r3. 33/2
	
8,90
	
6. Zinco
	
0,74
	
12
	
8r3. 23/2
	
7,13
	
7. Cloreto de sódio
	
	
6
	
	
2,165
	
8. Cloreto de Césio
	
	
8
	
	
3,99
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