Estrutura Cristalina dos Metais Jordana

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Estrutura dos metais 
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 INSITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS CÂMPUS GOIÂNIA
DEPARTAMENTO DAS ÁREAS ACADÊMICAS III
ÁREA DE CONSTRUÇÃO CIVIL
ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS
BRAYAN LACERDA ANDRADE
HENRIQUE M. CINTRA
JÉSSICA RODRIGUES SILVEIRA
JORDANA PORTILHO NEVES
TATIELLY CAMPOS MIRANDA
GOIÂNIA
2017
BRAYAN LACERDA ANDRADE
HENRIQUE M. CINTRA
JÉSSICA RODRIGUES SILVEIRA
JORDANA PORTILHO NEVES
TATIELLY CAMPOS MIRANDA
 
ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS
Trabalho a ser apresentado à disciplina de Ciências dos Materiais do curso de Engenharia Civil do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás.
Orientador: Humberto Rodrigues.
GOIÂNIA
2017
SUMÁRIO
1 ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS	1
1.1 A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS	1
1.2 A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO	4
2 CONCLUSÃO	6
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	7
ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS
Uma substância pode ser considerada cristalina quando seus átomos estão dispostos em uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por incontáveis vezes. Os metais possuem esse arranjo, por isso são considerados sólidos cristalinos com natureza não-direcional, não existindo restrições ao número e posição dos átomos vizinhos mais próximos, acarretando ao empacotamento densos dos átomos. A tabela 1 apresenta os raios atômicos para diversos metais. A maioria dos metais possuem três estruturas cristalinas: cúbica de faces centrada, cúbica de corpo centrado e hexagonal compacta (CALLISTER, W. D., 2002).
Tabela 1: Raios Atômicos e Estruturas Cristalinas para 16 Metais
Fonte: CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução.
A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS
Arranjo caracterizado por exibir uma célula unitária com geometria cúbica, com os átomos localizados nos vértices e nos centros de todas as faces do cubo. Para os metais, cada átomo possui o mesmo número de átomos em contato o que constitui seu número de coordenação, que neste caso é igual a 12, em que o átomo na face frontal possui quatro átomos vizinhos mais próximos localizados nos vértices ao seu redor, quatro átomos de faces que se encontram em contato pelo lado de trás, e quatro outros átomos de faces equivalentes localizados à frente (Figura 1a). A estrutura cúbica de face centrada é a estrutura do alumínio, cálcio, níquel, cobre, prata, ouro, platina, chumbo, etc, existindo um total de quatro átomos no interior da célula unitária. 
O parâmetro de rede no caso da estrutura cristalina cúbica de faces centradas (CFC) pode ser obtido através da diagonal da face, como está indicando na Equação 1.
 (1)
Onde:
R = Raio do átomo;
a = Diagonal da face.
Como forma de classificar o nível de ocupação por átomos em uma estrutura cristalina, define-se o “fator de empacotamento (F.E.)” (Equação 2), que é dado pela fração do volume de uma célula unitária que corresponde a esferas sólidas, assumindo o modelo de esfera atômica rígidas:
 (2)
Ou também:
Onde:
N = Número de átomos que efetivamente ocupam a célula;
Va = Volume do átomo dado por:
Vc = Volume da célula unitária, que neste caso é dado por:
Portanto:
O fator de 0,74 consiste no máximo empacotamento possível para um conjunto de esferas onde todas possuem o mesmo diâmetro. Este valor é elevado para os metais a fim de maximizar a proteção dada pela nuvem de elétrons livres.
A figura 1 mostra a representação esquemática de uma célula unitária CFC.
Figura 1: Para a estrutura cristalina cúbica de faces centradas: (a) uma representação da célula unitária através de esferas rígidas, (b) uma célula unitária com esferas reduzidas, e (c) um agregado de muitos átomos. 
Fonte: Adaptada por CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução.
Para a estrutura cristalina CFC, cada átomo em um vértice é compartilhado por oito células unitárias, enquanto um átomo centrado em uma face pertence a apenas duas (Figura 1a). As posições nos vértices e nas faces são equivalentes, não alterando a estrutura da célula quando ocorrer possíveis movimentos de translação (CALLISTER, W. D., 2002).
A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO
Neste arranjo estrutural compreende um átomo em cada vértice de um cubo e um outro átomo no centro desse cubo (Figura 2). Esta estrutura é encontrada no tântalo, nióbio, tungstênio, bário, lítio, potássio, vanádio, cromo, etc. Os átomos no centro e nos vértices tocam-se ao longo da diagonal do cubo, onde o comprimento a e o raio atômico R da célula unitária se relacionam por meio da Equação 3.
 (3)
Neste caso, o fator de empacotamento pode ser calculado seguindo o mesmo procedimento anterior:
O fator de empacotamento neste caso é igual a 0,68. As posições atômica central e no vértice são equivalentes. O núcleo de coordenação para a estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC) é 8. (CALLISTER, W. D., 2002).
A figura 2 mostra a representação esquemática de uma célula unitária CCC.
Figura 2: Para a estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, (a) uma representação da célula unitária através de esferas rígidas, (b) uma célula unitária com esferas reduzidas, e (c) um agregado de muito átomos.
Fonte: Adaptada por CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução.
CONCLUSÃO
- Dentre as duas ligações que existem, direcional em que incluem as covalentes e dipolo-dipolo, a ligação dos metais é caracterizada como não-direcionais, caracterizado pelas ligações metálicas, iônica e de van der Walls.
- As estruturas cristalinas dos metais são constituídas por células unitárias que são sua unidade básica.
- A maioria dos metais possuem três estruturas cristalinas: cúbica de faces centrada, cúbica de corpo centrado e hexagonal compacta.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. John Wiley & Sons, Inc., 2002.
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ANDRADE, B.L; CINTRA, H.M; SILVEIRA, J.R; NEVES, J.P; MIRANDA, T.C.