aula estrutura cristalina

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Estrutura cristalina
 
Estrutura cristalina
Estrutura cristalina → são os arranjos regulares, 
tridimensionais, de átomos, íons ou moléculas no 
espaço.
 Um material cristalino é um material no qual os 
átomos estão posicionados em um arranjo periódico ou 
repetitivo ao longo de grandes distâncias.
 Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns 
polímeros formam estruturas cristalinas sob condições 
normais de solidificação.
 Materiais que não se cristalizam, essa ordem está 
ausente, são chamados amorfos.
 
Estrutura cristalina
 Na descrição das estruturas cristalinas, os átomos 
(ou íons) são considerados como esferas sólidas com 
diâmetros bem definidos.
 Modelo atômico de esfera rígida. As esferas que 
representam os átomos vizinhos mais próximos se 
tocam entre si.
 
Estrutura cristalina 
 Termo cristal → aplicado a minerais com características 
geométricas definidas. 
 Forma geométrica externa: conseqüência do arranjo 
interno dos átomos ou moléculas.
 
 
Estrutura cristalina 
 Célula unitária → A ordem dos átomos nos sólidos cristalinos 
indica que pequenos grupos de átomos ao descrever a 
estrutura cristalina formam um padrão repetitivo.
 A célula unitária é escolhida para representar a simetria da 
estrutura cristalina.
 Rede cristalina → um 
arranjo tridimensional de 
pontos que coincidem com as 
posições dos átomos.
 
Estrutura Cristalina
 Como existem muitas esruturas cristalinas diferentes 
possíveis, é conveniente dividir em grupos de acordo 
com a estrutura da célula unitária. 
 A estrutura da célula unitária é na forma de 
paralelepípedos que melhor a representa.
 É estabelecido um sistema de coordenadas xyz. Cada 
um dos eixos coincidem com uma aresta da célula 
unitária.
 
Estrutura cristalina 
 Sistemas cristalinos → existem 7 tipos de células 
unitárias que preenchem totalmente o espaço. 
 
Estrutura cristalina 
 Parâmetros de rede → a geometria da célula unitária é 
completamente definida em termos de seis parâmetros: 
os comprimentos das 3 arestas , a, b e c e os 3 ângulos 
entre os eixos ,  e 
 
Sistema Cristalino 
 
 
Sistema Cristalino 
 
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Estrutura cristalina dos metais → Maioria dos 
elementos metálicos (90%) cristaliza-se com estruturas 
altamente densas. O tipo de ligação é a metálica.
 Para os metais cada esfera utilizada no modelo de 
esferas rígidas para representar a estrutura cristalina 
representa um núcleo iônico.
Representação da célula 
unitária por meio de esferas 
rígidas. 
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Rede de Bravais → dos 7 sistemas cristalinos podemos 
identificar 14 tipos diferentes de células unitárias, 
conhecidas como rede de Bravais. 
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Rede de Bravais 
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Das 14 estrututuras da rede de Bravais 3 estruturas 
são encontradas na maioria dos metais mais comuns.
 Cúbica de corpo centrado (CFC), cúbica de face 
centrada (CCC) e hexagonal compacta (HC).
 Exemplos da estrutura de alguns metais: Alumínio 
(CFC) de raio atômico 0,1431nm; Cádmio (HC) de raio 
atômico 0,1490nm; Chumbo (CFC) de raio atômico 
0,1750nm; Ferro (CCC) de raio atômico 0,1241nm. 
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Cúbica de faces centrada → possui uma célula unitária 
com geometria cúbica, na qual os átomos estão 
localizados em cada um dos vérticese nos centros de 
todas as faces do cubo.
Cada átomo (núcleo iônico) dos 
vértices da CFC é dividido com 8 
células unitárias.
 
Estrutura cristalina dos metais
 Cada aresta na CFC é definida como a=
Mostre que cada aresta do CFC é dado pelo valor acima:
Qual é o volume do CFC?
Exemplo: (a) Se o raio atômico do
alumínio é 0,1431nm. Qual é o valor
do volume em metros cúbicos? 
 
Estrutura cristalina dos metais
 Fator de empacotamento (FEA) → é a soma dos volumes 
das esferas de todos os átomos no interior da célula 
unitária dividida pelo volume total da célula unitária.
 Índice que varia de 0 a 1 e define a fração do volume 
de uma célula unitária que corresponde a esferas 
sólidas.
 Informa quantos átomos podem ser organizados numa 
estrutura cristalina. 
 
Estrutura cristalina dos metais
Se FEA é igual a zero então a estrutura é amorfa. Não 
há estruturas cristalinas cujo FEA é 1.
 Qual é o valor de FEA para a CFC? Cálcule. 
 1/8 de átomo nos vértices e 1/2 nas faces: 8x1/8+3=4 átomos
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Cúbica de corpo centrado (CCC) → célula unitária 
cúbica, com átomos localizados em todos os 8 vértices e 
um único átomo inteiro no centro do cubo. 
Qual seria o valor da aresta do 
cubo CCC?
Qual é o volume da célula?
 
Estrutura cristalina dos metais 
 Cúbica de corpo centrado (CCC) 
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