Aula - Estrutura dos materiais 1

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Estrutura dos materiais
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Cristalinidade
Metais, íons e moléculas cristalizam-se quando se solidificam
Sólidos cristalinos possuem um padrão regular e repetitivo de átomos ou moléculas em sua estrutura
Cristais: modelos tridimensionais, ordenados e repetidos
Arranjo interno persiste mesmo que as superfícies externas sejam alterada
Tipo de simetria pode controlar forma externa. Ex.:
Flocos de neve 
Cristais de quartzo
Sal de cozinha
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Sólidos cristalinos – tipos fundamentais
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Células unitárias
Célula unitária: menor volume que se repete em uma rede cristalina
Parâmetro cristalino: dimensão (distância) que se repete ao longo da rede cristalina. Representado por “a”
Tipos de reticulados
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Células unitárias – tipos de reticulados
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Reticulados cúbicos
São 3 os tipos de reticulados cúbicos: cúbico simples, cúbico de corpo centrado e cúbico de face centrada
Reticulado: repetição tridimensional do modelo desenvolvido no interior do cristal
A maioria dos metais possui reticulado cúbico de corpo centrado (CCC) ou cúbico de face centrada (CFC)
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Metais cúbicos simples
Célula unitária: possui um átomo em cada vértice
Um átomo por célula unitária
Número de coordenação: 6
Fator de empacotamento: 52%
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Metais cúbicos simples
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Metais cúbicos de corpo centrado
O ferro é o metal mais comum que possui estrutura cúbica de corpo centrado
Cromo e tungstênio são outros exemplos
Cada átomo de ferro é cercado por 8 outros átomos de ferro
2 átomos por célula unitária (um no centro e um oitavo em cada aresta)
Parâmetro cristalino “a” para a estrutura CCC:
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Metais cúbicos de corpo centrado
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Metais cúbicos de corpo centrado
Fator de empacotamento atômico (fea):
Fea=volume dos átomos / volume da célula unitária
Fea num metal CCC:
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Metais cúbicos de face centrada
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Metais cúbicos de face centrada
Alumínio, cobre, chumbo, prata e níquel possuem estrutura CFC
À altas temperaturas, o ferro também possui estrutura CFC
Num metal CFC, cada átomo é cercado por outros 12 átomos. Fator de empacotamento maior que a estrutura CCC, na qual cada átomo é cercado por 8 átomos.
4 átomos por célula unitária (meio no centro de cada face e um oitavo em cada aresta)
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Metais cúbicos de face centrada
Parâmetro cristalino aCFC:
Fea em um metal CFC:
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Compostos CFC
Compostos iônicos também podem ter estrutura CFC, como é o caso do NaCl:
Exemplo 1: calcular fator de empacotamento iônico do NaCl
Exemplo 2: calcular a densidade do cobre, considerando seu raio atômico como sendo 0,1278nm
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Tipos de célula unitária - resumo