Estrutura cristalina dos metais

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Estrutura cristalina dos metais
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Os materiais se dividem em amorfos e cristalinos:
Material cristalino (a): ordem a longa distância
Material amorfo (b): ordem a curta distância
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São sete sistemas cristalinos
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Definições importantes
Célula unitária: Pequeno (o menor) grupo de átomos que formam um padrão repetitivo representativo da estrutura cristalina.
Número de coordenação: número de vizinhos mais próximos, que estão em contato, realizando ligações químicas entre eles.
Fator de empacotamento atômico: É o volume dos átomos dividido pelo volume da célula unitária
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Número de átomos por célula unitária: Sistema cúbico
- Átomo no vértice da célula unitária cúbica:compartilhado por 	sete células unitárias em contato
somente 1/8 de cada vértice pertence a uma célula particular.
- Átomo centrado na face: compartilhado por duas células unitárias
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Estrutura cúbica simples
Número de coordenação = 6
Fator de empacotamento=0,52
Não há exemplos de metais puros, fator de empacotamento muito baixo 
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Número de coordenação = 6
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CÚBICO 
SIMPLES
NC = 6
Número de coordenação
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Representação esquemática da estrutura cúbica de faces centradas (c.f.c.)
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Número de coordenação
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Relação entre raio atômico e parâmetro de rede para o sistema C.F.C.
Contato entre os átomos ocorre através da diagonal da face da célula unitária
dface2 = ao2 + ao2
(4r)2 = 2ao2
ao = 4r
	21/2
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Cálculo do fator de empacotamento para uma estrutura C.F.C.
Quatro átomos por célula unitária
Número de coordenação= 12
Fator de empacotamento=0,74(os átomos “se tocam” na diagonal da face)
Sistema chamado de empacotamento fechado
Ex. Fe (acima de 912º C) Al,Cu,Pb,Ni, Ag,Au,Pd,Pt,etc...
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Representação esquemática da estrutura cúbica de corpo centrado (c.c.c.)
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Número de coordenação
CÚBICO DE CORPO CENTRADO
NC = 8
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Relação entre raio atômico e parâmetro de rede para o sistema C.C.C. 
dcubo2 = ao2 + dface2
(4r)2 = 3ao2
ao = 4r
	31/2
Contato entre os átomos ocorre através da diagonal do cubo da célula unitária
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Características do sistema cúbico de corpo centrado
Dois átomos por célula unitária
Número de coordenação = 8
Fator de empacotamento = 0,68 (os átomos “se tocam”na diagonal principal do cubo)
Ex: Fe (até 912º C), Li, Na, Cr, Mo, W, V, Ta, Nb etc... 
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Representação esquemática da estrutura hexagonal compacta (hc)
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Representação esquemática da estrutura hexagonal compacta (hc)
Cada átomo do vértice da base está dividido em 6 células unitárias.
Cada átomo no centro das bases está dividido em duas células unitárias.
Os 3 do centro estão integralmente dentro da célula.
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Características do sistema hexagonal compacto
Seis átomos por célula unitária
Número de coordenação= 12
Fator de empacotamento=0,74
Sistema chamado de empacotamento fechado
Ex.: Zn, Mg, Ti, Co, Cd, Be, Zr, etc...
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Representação esquemática da estrutura hexagonal compacta (hc)
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HEXAGONAL COMPACTO
NC = 12
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Alotropia ou Polimorfismo
Quando um metal apresenta mais de um sistema cristalino em função da temperatura e/ou pressão. 40% dos átomos apresentam alotropia
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Alotropia ou Polimorfismo
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Exemplo do ferro:
 C.C.C. até 912ºC com parâmetro de rede de 2,88 Ǻ (2 átomos dentro da célula)
C.F.C. de 912ºC até 1390ºC com parâmetro de rede 3,64 Ǻ (4 átomos em cada célula unitária, logo parâmetro de rede maior)
C.C.C. de 1390 até 1536ºC com parâmetro de rede de 2,93 Ǻ (2 átomos dentro da célula, maior temperatura maior parâmetro de rede) .
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Monocristal de fluorita que cristalizou sem restrições mostrando a forma da célula unitária externamente