Estrutura cristalina (02)

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Josiane Dantas
Senai/Cimatec
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A partir de agora, vamos falar sobre o sistema hexagonal
Hexagonal
Hexagonal compacta - HC
Hexagonal simples - HS
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Hexagonal simples - HC
Os metais não cristalizam no sistema hexagonal simples porque o fator de empacotamento é muito baixo.
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Daremos ênfase apenas a estrutura hexagonal compacta - HC
É mais comum nos metais.
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Hexagonal compacta - HC
Esta célula contém 1 átomo em cada vértice dos hexágonos, 1 átomo no centro de cada hexágono e 3 átomos em seu centro.
Exemplos: magnésio, titânio e zinco.
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Hexagonal compacta - HC
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Quantos átomos há em cada célula unitária 
1/6 de cada um dos 12 átomos localizado nos vértices das faces, 1/2 de cada um dos 2 átomos centrais das faces e os 3 átomos internos.
Há 6 átomos por célula unitária.
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Parâmetros de rede – a e c
Razão c/a ideal = esferas uniformes empilhadas da maneira mais compacta possível.
a = 2R
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Número de coordenação – NC e fator de empacotamento atômico - FEA
 NC = 12
 FEA = 0,74 = 74%
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Estruturas cristalinas nos Materiais cerâmicos
Alguns dos materiais cerâmicos usuais são aqueles em que existem números iguais de cátions e ânions. Esses materiais são designados por compostos AX, sendo A o cátion e X o ânion.
Os compostos AX podem ser:
Sal-gema (NaCl) - CFC
Cloreto de césio (CsCl) - CS
Blenda de zinco ou esfalerita (ZnS) - CFC
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Sal-gema (NaCl) - CFC
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Sal-gema (NaCl) - CFC
MgO, MnS, LiF e FeO
Em um composto iônico binário (dois elementos químicos)
O número de oxidação do elemento é a própria carga de seu íon simples
Cloreto de sódio: (NaCl)
Fórmula iônica: Na+ Cl –
Número de oxidação do sódio: +1
Número de oxidação do cloro: -1
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Podem ainda existir outras estruturas ...
... estruturas nas quais as cargas dos cátions e dos ânions não são iguais, são as estruturas do tipo AmXp, sendo m ≠ p. Exemplo: CaF2. 
... e estruturas nas quais existam mais de um tipo de cátion, representados por A e B, são as estruturas do tipo AmBnXp. Exemplo: BaTiO3. 
Cloreto de magnésio: (MgCl2)
Fórmula iônica: Mg2+ (Cl – )2
Número de oxidação do magnésio: +2
Número de oxidação do cloro: -1
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Titanato de Bário (BaTiO3) – CFC
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Quartzo e alumina
Quartzo – SiO2
Alumina – Al2O3
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Densidade - 
O conhecimento da estrutura cristalina de um sólido permite o cálculo da sua densidade verdadeira.
Sendo: n = número de átomos associados a cada célula unitária; A = massa atômica; Vc = volume da célula unitária e NA = número de Avogadro (6,023x1023 átomos/mol)
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Exemplo
O cobre têm raio atômico de 0,128nm (1,28 Å), uma estrutura CFC, peso atômico de 63,5 g/mol. Calcule a sua densidade.
- CFC possui 4 átomos/célula unitária
- Vc = a3 = (4R/21/2)3 = 4,74 x 10-23 cm3/célula unitária
- R = 0,128 nm = 1,28 x 10-8 cm
- NA = 6,023x1023 átomos/mol
Valor encontrado na literatura é de  = 8,94g/cm3.
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Polimorfismo ou alotropia
Alguns metais e não-metais podem ter mais de uma estrutura cristalina dependendo da temperatura e pressão. Esse fenômeno é conhecido como polimorfismo.
Geralmente, as transformações polimórficas são acompanhadas de mudanças na densidade e mudanças de outras propriedades físicas.
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Exemplos
 Carbono 
Grafita é estável nas condições ambientais, enquanto que o diamante é formado a pressões extremamente elevadas.
Grafita – usado em moldes de fundição para ligas metálicas. Diamante – usado na confecção de ferramentas de corte, como brocas para perfurações. 
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 Ferro
Na temperatura ambiente, o ferro tem estrutura CCC, NC = 8, FEA = 0,68 e raio atômico de 1,241Å.
A 912°C, o ferro passa para CFC, NC = 12, FEA = 0,74 e raio atômico de 1,292Å.
A 1394°C, o ferro passa novamente para CCC.
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- Direções e planos cristalográficos, anisotropia
- Determinação das estruturas cristalinas por difração de raios-x.
Fim
Próxima aula
DIREÇÕES NOS CRISTAIS