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Lista de Exercícios sobre Estruturas Cristalinas 1) Quais são os níveis de ordenação dos átomos em um sólido e como diferem entre si? Cristal- ordem a longo alcance (ordenados em longa distância atômica, formam estrutura tridimensional). Vidro- ordem a curto alcance (ângulos, distâncias e simetria com ordenação a curto alcance, ex: água,vidro e polietileno) . Gás- sem ordenamento. 2) O que é a célula unitária de uma rede cristalina? É a menor subdivisão da rede cristalina que retém as características de toda a rede.Consiste num pequeno grupo de átomos que formam um modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional (analogia com elos da corrente). 3) O que são estruturas iônicas? É o ânion formando a rede cristalina e o cátion preenchendo os sítios intersticiais, respeitando a neutralidade iônica. 4) O que são sítios intersticiais? De que modo a presença em maior e em menor número destes interfere no sistema cúbico de corpo centrado e de face centrada? Sítios intersticiais- são espaços nas células unitárias que pode ser ocupada por outros átomos ou íons. Ocupados(vazios). Podem ser ocupados por átomos estranhos à rede. Ex: impurezas e elementos ligas nos metais. 4) Como podem apresentar-se os compostos de estrutura AX? Descreva-os. Os compostos cerâmicos mais simples possuem igual número de átomos metálicos e não-metálicos. Podem ser iônicos como o MgO (Mg+2, O-2), ou covalentes como o ZnS. CsCl- cada átomo A tem 8 vizinhos x. Os íons se tocam pela diagonal do cubo. NaCl- Cada átomo A tem 6 vizinhos instersticiais. Os íons se tocam pela aresta do cubo. ZnS –os cátions ocupam 4 das 8 posições intersticiais tetraedrais possíveis. Os íons se tocam pela diagonal do cubo. NiAs- estrutura hexagonal com seis interstícios com Ni+2. 5) O que se entende por estrutura cristalina de um material? Estruturas cristalinas são arranjos regulares, tridimensionais, de átomos no espaço. A regularidade com que os átomos se agregam nos sólidos decorre de condições geométricas impostas pelos átomos envolvidos, pelo tipo de ligação atômica e pela compacidade. Essas estruturas cristalinas observadas nos sólidos são descritas através de um conceito geométrico chamado rede espacial, e podem ser explicadas pelo modo como os poliedros de coordenação se agrupam, a fim de minimizar a energia do sólido. 7) Quantos e quais são os sistemas cristalinos? Como diferem entre si? Quais são suas características? Existem 7 diferentes sistemas cristalinos . se diferem por seus ângulos e arestas.São eles: Cúbico- Cúbico simples (CS), Cúbico corpo Centrado (CCC), Cúbico Face Centrada( CFC). Cúbico simples-Contato entre os átomos ocorre através da aresta da célula unitária. 1 átomo. CFC-Contato entre os átomos ocorre através da diagonal da face da célula unitária.2 átomos. CCC-Contato entre os átomos ocorre através da diagonal do cubo da célula unitária.4 átomos. Hexagonal- Tetragonal- Romboédrico- Ortorrômbico- Monoclínico- Triclínico- 8) O que é parâmetro de rede da célula unitária? Tamanho ( distância) entre um átomo e outro. 9) Faça uma lista de metais com estrutura cristalina hexagonal, outra com metais CFC e CCC. 10) Quantos tipos de células unitárias são conhecidas? Que são redes de Bravais? 11) Considerando o comportamento do elemento ferro (Fe) descreva como ocorrem as transformações alotrópicas do mesmo. 12) Determine a relação entre o raio atômico e o parâmetro da rede cristalina para as células unitárias do sistema cristalino cúbico (CS, CFC, CCC). 13) O ferro passa de CCC para CFC a 912 ºC. Nesta temperatura, os raios atômicos nas duas estruturas são respectivamente, 0,126nm e 0,129nm. Qual a percentagem de variação volumétrica provocada pela mudança de estrutura? Tome como base para o cálculo 4 átomos de Fe, ou seja, duas células unitárias. 14) Calcule a relação entre raio atômico e parâmetro de rede para o diamante. Considere a figura abaixo. 15) Calcule o Fator de Empacotamento para o sistema cúbico (CS, CCC e CFC). Lembrando que o Fator de Empacotamento é dado considerando célula e volume de cada átomo pelo volume da célula unitária. CS: FE = (1 átomo / célula) * (4πr3/3) ao 3 FE = (1 átomo / célula) * (4π3r/3) = 0,52 (2r)3 CCC: FE = (2 átomo / célula) * (4πr3/3) ao 3 FE = (2 átomo / célula) * (4πr3/3) = 0,68 (4r/31/2)3 CFC:
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