trabalho cristal

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INSTITUIÇÃO DE ENSINO ANHANGUERA / UNOPAR 
 
Lucas Jardim De Moraes 
 
 
 
 
 
 
 
Bacharelado Engenharia Civil 
 
 
Disciplina 
AULA PRÁTICA QUIMICA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uruguaiana, Rs 
2025 
 
 
 
 
Lucas Jardim De Moraes 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de aula prática 
Estrutura Cristalina e Sistemas Cristalinos 
 
 
 Trabalho de Engenharia Civil apresentado 
à Universidade Anhenguera/unopar, como 
requisito parcial para a obtenção de média na 
disciplina de Química e Ciência dos Materiais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uruguaiana, Rs 2025 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
A estrutura cristalina refere-se à organização regular e repetitiva de átomos, íons ou 
moléculas em um sólido. Os materiais cristalinos são caracterizados por padrões 
geométricos tridimensionais bem definidos, conhecidos como redes cristalinas, onde 
cada ponto representa uma posição atômica. Esses padrões podem ser descritos 
em termos de células unitárias, que são as menores porções repetidas do cristal que 
mantêm as características estruturais do sólido. 
Existem sete sistemas cristalinos que categorizam as diferentes simetrias 
geométricas observadas em cristais. São eles: cúbico, tetragonal, ortorrômbico, 
hexagonal, trigonal, monoclínico e triclínico. Cada sistema possui diferentes 
combinações de eixos de simetria e ângulos entre os eixos, resultando em 
propriedades físicas e químicas distintas. 
Os arranjos atômicos e os sistemas cristalinos desempenham um papel fundamental 
na determinação das propriedades dos materiais, como densidade, condutividade 
térmica e elétrica, e resistência mecânica. O estudo dessas estruturas é essencial 
para o desenvolvimento de novos materiais com aplicações tecnológicas avançadas. 
Palavras-chave: Estrutura cristalina, Sistemas cristalinos, Célula unitária, 
Propriedades dos materiais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com o arranjo de seus 
átomos, sendo os materiais cristalinos aqueles que possuem uma estrutura 
ordenada e repetitiva. A estrutura cristalina é definida pela forma como os 
átomos, íons ou moléculas se organizam no espaço, formando redes regulares. 
Esse ordenamento resulta em diferentes propriedades físicas e químicas, 
essenciais para o desenvolvimento de aplicações tecnológicas. 
Dentre as várias classificações de estruturas cristalinas, destacam-se as 
células unitárias cúbica simples (CS), cúbica de corpo centrado (CCC) e cúbica 
de face centrada (CFC), que diferem pela disposição dos átomos em seus 
vértices e centros. A compreensão dessas estruturas é fundamental para o 
estudo das propriedades dos materiais e sua aplicação em diferentes ramos 
da engenharia e da ciência dos materiais. 
O presente trabalho tem como objetivo explorar a formação das células 
unitárias dos tipos cúbica simples, cúbica de corpo centrado e cúbica de face 
centrada, utilizando o software CrystalWalk. A atividade prática visa 
proporcionar uma visão tridimensional dessas estruturas, permitindo uma 
análise detalhada de seu ordenamento atômico e das implicações na formação 
de materiais cristalinos. Estrutura cúbica simples (CS), também conhecida 
como estrutura cúbica primitiva, é um tipo de arranjo atômico em que os 
átomos estão posicionados nos vértices de um cubo. Nesse tipo de célula 
unitária, cada vértice do cubo é ocupado por um átomo, e não há átomos em 
posições centrais ou nas faces do cubo. No caso da estrutura cúbica simples: 
• Há um total de 8 átomos, cada um localizado em um vértice do cubo. 
• Cada átomo no vértice é compartilhado com outras 8 células unitárias 
vizinhas, o que significa que a fração efetiva de cada átomo na célula é de 1/8. 
 • A célula unitária possui, portanto, apenas 1 átomo por célula, considerando 
a soma das frações dos átomos nos vértices. 
Este tipo de estrutura é relativamente raro em metais, sendo o polônio um dos 
poucos elementos que cristalizam em uma estrutura cúbica simples. O arranjo 
de átomos na estrutura cúbica simples não é o mais eficiente em termos de 
compactação atômica, comparado a outras estruturas como a cúbica de corpo 
centrado (CCC) ou cúbica de face centrada (CFC), o que influencia nas 
propriedades físicas dos materiais. 
Estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) é um arranjo cristalino no qual os 
átomos estão posicionados nos vértices de um cubo e também no centro do 
cubo. Essa estrutura é mais compacta do que a cúbica simples (CS) e é comum 
em muitos metais, como o ferro à temperatura ambiente, o lítio, e o cromo. 
Aqui estão os principais detalhes da estrutura CCC: 
 
 
 
• Há um átomo em cada um dos 8 vértices do cubo, assim como um átomo 
adicional localizado no centro da célula unitária. 
 • Os átomos nos vértices são compartilhados entre 8 células unitárias vizinhas, 
contribuindo com uma fração de 1/8 para cada célula. O átomo no centro é 
exclusivo da célula unitária. 
 • Portanto, o número total de átomos efetivos em uma célula unitária CCC é 2 
(1 átomo no centro + 8 vértices * 1/8 de cada átomo). 
Essa estrutura é mais compacta do que a cúbica simples, resultando em uma 
maior densidade atômica, o que influencia as propriedades físicas dos 
materiais que cristalizam nesse tipo de arranjo. Por exemplo, os materiais com 
estrutura CCC tendem a ser mais rígidos e resistentes devido à maior interação 
entre os átomos. A estrutura cúbica de face centrada (CFC) é um tipo de 
arranjo cristalino em que os átomos estão posicionados nos vértices de um 
cubo, assim como no centro de cada uma de suas faces. Essa estru tura é ainda 
mais compacta do que a cúbica de corpo centrado (CCC), e muitos metais 
importantes, como o alumínio, o cobre, o ouro e o níquel, cristalizam nessa 
forma. 
Aqui estão os principais aspectos da estrutura CFC: 
• Há um átomo em cada um dos 8 vértices do cubo, além de um átomo adicional 
no centro de cada uma das 6 faces do cubo. 
 • Os átomos localizados nos vértices são compartilhados entre 8 células 
unitárias vizinhas (contribuindo com 1/8 de cada átomo), e os átomos nas faces 
são compartilhados entre 2 células (contribuindo com 1/2 de cada átomo). 
• O número total de átomos efetivos em uma célula unitária CFC é 4 (1 átomo 
efetivo dos vértices + 3 átomos efetivos das faces). 
A estrutura CFC é altamente compacta e simétrica, o que resulta em uma alta 
densidade de empacotamento atômico. Isso confere aos materiais 
cristalizados nessa forma uma excelente resistência mecânica e ductilidade. 
Além disso, essa estrutura tende a favorecer propriedades como maior 
maleabilidade e boa condutividade elétrica, que são características 
importantes em metais como o alumínio e o cobre. 
2. Materiais e Métodos 
Acesso ao software CrystalWalk: Inicialmente, foi acessado o software 
CrystalWalk por meio do link fornecido no AVA. O software permitiu a 
construção de diferentes tipos de células unitárias. 
Construção das células unitárias: Foram construídas três células unitárias, 
correspondentes às estruturas cúbica simples (CS), cúbica de corpo centrado 
 
 
 
(CCC) e cúbica de face centrada (CFC). Em cada etapa, foram seguidos os 
passos de seleção da rede cristalina e posicionamento dos átomos. 
a) Cúbica Simples (CS): A célula unitária CS foi construída com átomos 
posicionados nos vértices do cubo. Nessa estrutura, o polônio (Po) foi utilizado 
como exemplo de elemento que cristaliza nesse arranjo. 
 b) Cúbica de Corpo Centrado (CCC): A estrutura CCC foi construída com 
átomos nos vértices e um átomo no centro do cubo. O lítio (Li) foi selecionado 
para representar essa célula. 
c) Cúbica de Face Centrada (CFC): Na estrutura CFC, átomos foram 
posicionados nos vértices e nas faces do cubo. O níquel (Ni) foi utilizado como 
exemplo de elemento químico que cristaliza nesta forma.Registro dos Resultados: Capturas de tela das estruturas foram tiradas e 
armazenadas para análise posterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Resultados: Através da utilização do software CrystalWalk, foi possível 
visualizar as diferenças entre as três estruturas cristalinas: 
 a) Cúbica Simples (CS): Esta estrutura é composta por átomos nos vértices 
do cubo. Cada átomo no vértice é compartilhado por 8 células vizinhas, 
resultando em 1 átomo por célula unitária. O Polônio (Po) cristaliza nesta 
forma: 
 
 
 
(FIGURA 1- POLONIO) 
b) Cúbica de Corpo Centrado (CCC): Nesta estrutura, há átomos nos vértices 
e um átomo no centro do cubo. Cada célula unitária possui 2 átomos efetivos 
(1 dos vértices e 1 do centro). O Lítio (Li) é um exemplo de metal que cristaliza 
neste arranjo: 
(FIGURA 2- LÍTIO) 
 
 
 
 
c) Cúbica de Face Centrada (CFC): Os átomos estão posicionados nos 
vértices e no centro de cada face do cubo. Cada célula contém 4 átomos 
efetivos (1 dos vértices e 3 das faces). O Níquel (Ni) cristaliza nesta forma: 
 
(FIGURA 3 – NÍQUEL) 
4. Discussão 
A prática permitiu observar que as diferentes estruturas cúbicas possuem 
características distintas em relação à disposição dos átomos e à densidade 
de empacotamento atômico. A estrutura cúbica de face centrada (CFC) 
apresentou a maior compactação, o que resulta em materiais mais densos e 
com propriedades como maior ductilidade e resistência à deformação. 
A estrutura cúbica simples (CS) foi a menos eficiente em termos de 
empacotamento atômico, enquanto a cúbica de corpo centrado (CCC) 
mostrou-se intermediária. Essas diferenças explicam por que materiais como 
o níquel (CFC) e o lítio (CCC) têm propriedades mecânicas e físicas variadas, 
influenciadas diretamente pelo arranjo cristalino. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Conclusão 
A prática permitiu uma compreensão clara dos três principais tipos de 
estruturas cristalinas cúbicas (CS, CCC e CFC), e como o arranjo atômico 
influencia as propriedades dos materiais. O uso do software CrystalWalk foi 
fundamental para a visualização dessas estruturas em três dimensões, 
facilitando o aprendizado sobre a disposição atômica e os sistemas 
cristalinos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Referências 
 BRAGA, S. A. et al. Estrutura dos materiais cristalinos: teorias e aplicações. 
2. ed. São Paulo: Atlas, 2018. CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. 
Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2014.