Engenharia de Materiais Aula 5

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Engenharia de Materiais
Aula 5 
Edcarlos Antônio Nunes Coura
Sólidos cristalinos e não cristalinos;
Vamos discutir alguns arranjos que os sólidos cristalinos podem assumir;
Introdução
Sólidos não cristalinos:
Também chamados de amorfo;
Não possuem uma organização de seus átomos em um arranjo definido, desordem atômica.
Conceitos Fundamentais
Sólidos cristalinos: 
Seus átomos estão organizados em um arranjo bem definido, repetitivo ou periódico a longas distancias atômicas. 
Conceitos Fundamentais
Estrutura cristalina:
Maneira com que os átomos, íons ou moléculas estão espacialmente arranjados;
O termos “rede cristalina “ também é usado para denominar estrutura cristalina tridimensional.
A menor porção da estrutura cristalina é a célula unitaria
Conceitos Fundamentais
Célula unitária:
É a unidade fundamental da estrutura cristalina;
A maioria das células unitárias são paralelepípedos ou prismas formados por três conjuntos de planos;
É escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina;
Conceitos Fundamentais
Célula unitária:
Número de coordenação (NC): número de primeiros vizinhos;
Número de átomos por célula unitária;
Fator de empacotamento atômico (FEA): espaço que os átomos ocupam dentro da célula unitária. 
Conceitos Fundamentais
Célula unitária:
Conceitos Fundamentais
Célula unitária:
Conceitos Fundamentais
Cúbica de Corpo Centrado
Possui 1 átomo em cada vértice e 1 átomo no centro do cubo;
NC=8 átomos;
FEA=68%.
Célula CCC
Cúbica de face Centrada
Possui 1 átomo em cada vértice e 1 átomo no centro de cada face do cubo;
NC=12 átomos;
FEA=74%.
Célula CFC
Hexagonal Compacta
Possui 1 átomo em cada vértice do hexágono, 1 átomo em cada centro do vértice e 3 átomos no centro do hexágono;
NC=12 átomos;
FEA=74%.
Célula HC
Calculo da massa específica:
Com o conhecimento da estrutura cristalina podemos calcular a massa especifica teórica de um composto.
Conceitos Fundamentais
n= número de átomos associados a cada célula unitária;
A= peso atômico
Vc= Volume da célula unitária;
NA= número de Avogadro (6,023x1023 átomos/mol)
Exemplo: 
O cobre possui um raio atômico de 0,128 nm, uma estrutura cristalina CFC e um peso atômico de 63,5 g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e compare a resposta com a sua massa especifica media (8,94 g/cm3). 
Conceitos Fundamentais
Polimorfismo:
Fenômeno que ocorre em alguns materiais, onde estes possuem mais que uma estrutura cristalina.
Alotropia:
Quando o fenômeno ocorre em um solido elementar. 
Polimorfismo e Alotropia
A estrutura que prevalece irá depender da temperatura e da pressão;
Ex.:
Grafite;
Ferro.
Polimorfismo e Alotropia
Ex.:
Polimorfismo e Alotropia
Mostre que o FEA da célula unitária CFC é de 74%.
Calcule o fator de empacotamento da célula unitária cúbica simples (CS).
 
Exercício
Se o raio atômico do chumbo (CFC) vale 0,175 nm, calcule o volume de sua célula unitária em metros cúbicos. 
O molibdênio possui uma estrutura cristalina CCC, um raio atômico de 0,1363nm e um peso atômico de 95,94g/mol. Calcule e compare a sua massa especifica teórica e compare com a media (10,22g/cm3).
Exercício