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ESTRUTURAS CRISTALINAS aula

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ESTRUTURAS CRISTALINAS
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI
CURSO: BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: CIÊNCIA E TEC. DOS MATERIAIS 
1
Por quê estudar?
As propriedades de alguns materiais estão diretamente associadas à sua estrutura cristalina (ex: magnésio e berílio que têm a mesma estrutura se deformam muito menos que ouro e prata que têm outra estrutura cristalina)
Explica a diferença significativa nas propriedades de materiais cristalinos e não cristalinos de mesma composição (materiais cerâmicos e poliméricos não-cristalinos tendem a ser opticamente transparentes enquanto cristalinos não)
ESTRUTURA CRISTALINA
 Designação dada ao conjunto de propriedades que resultam da forma como estão espacialmente ordenados os átomos ou moléculas de constituição dos sólidos
Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade na qual os átomos ou íons se dispõem em relação à seus vizinhos.
 Material cristalino é aquele no qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas formando uma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina
 Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros formam estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação
As estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo cristalino. Possuem, portanto, estruturas cristalinas os sais, metais e a maior parte dos minerais;
As moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de ligações, as direcionais, em que se incluem as covalentes e dipolo-dipolo e as não-direcionais em que estão as ligações metálica, iônica, van der Walls.
ESTRUTURA NÃO CRISTALINA
(amorfas)
São substâncias formadas por arranjos atômicos 
aleatórios sem simetria ou ordenação
 Nos materiais não materiais não-cristalinos ou amorfos cristalinos ou amorfos não existe ordem de longo alcance na disposição dos átomos.
 Algumas cerâmica e polímeros não apresentam estruturas cristalina .
 Há um número grande de diferentes estruturas cristalinas, desde estruturas simples exibidas pelos metais até estruturas mais complexas exibidas pelos cerâmicos e polímeros
Estruturas Cristalinas
Estrutura Cristalina – maneira segundo a qual os átomos, íons ou moléculas estão arranjadas
 Modelo de esfera rígida atômica – esferas sólidas com diâmetros definidos representam os átomos onde os vizinhos mais próximos se tocam entre si
Célula Unitária
 Consiste num pequeno grupos de átomos que formam um modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional;
 A célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina
ESTRUTURA CRISTALINA
Os átomos são arrumados de maneira regular e repetitiva;
GEOMETRIA CRISTALINA
07 SISTEMAS - 
14 REDES CRISTALINAS
É a designação dada a um grupo de ordenamento espacial pontual regular de átomos ou moléculas
 Estes sistemas incluem todas as possíveis 
geometrias de divisão do espaço por 
superfícies planas contínuas;
Sistemas Cristalinos
Os sete sistemas cristalinos
REDES CRISTALINOS (Redes de Bravais) - é a denominação dada às configurações básicas que resultam da combinação dos sistemas de cristalização
AS 14 REDES DE BRAVAIS
Estrutura Cristalina dos Metais
Como a ligação metálica é não-direcional não há restrições quanto ao número e posições dos vizinhos mais próximos.
Então, a estrutura cristalina dos metais têm geralmente um número grande de vizinhos e alto empacotamento atômico.
 Três são as estruturas cristalinas mais comuns em metais: Cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e hexagonal compacta.
Cúbica de Corpo Centrado
Número de Coordenação para CCC
Fator de Empacotamento Atômico 
para CCC
Cúbica de Face Centrada
Número de Coordenação para CFC
Hexagonal Compacta
Hexagonal Compacta
6 atomos por célula unitária
 O número de coordenação para a estrutura HC é 12 e, portanto, o fator de empacotamento é o mesmo da cfc, ou seja, 0,74.
Estruturas Cerâmicas
Estruturas cristalinas compostas por íons eletricamente carregados, em vez de átomos;
Duas características dos íons influenciam a estrutura dos cristal:
 - O cristal deve ser eletricamente neutro
 - Envolve os raios iônicos dos cátion e ânions
Alguns exemplos de estruturas cerâmicas
Estrutura dos Polímeros
Estruturas poliméricas
Alotropia e polimorfismo
DEFINIÇÃO :Muitos elementos e compostos existem em mais de uma forma cristalina, em diferentes condições de temperatura e pressão.
Geralmente as transformações polimorficas são acompanhadas de mudanças na densidade e mudanças de outras propriedades físicas.
EXEMPLO DE MATERIAIS QUE EXIBEM POLIMORFISMO
Ferro
Titânio
Carbono (grafite e diamente)
SiC (chega ter 20 modificações cristalinas)
Etc.
‘
Outro exemplo de alotropia é o que ocorre com o carbono.
Materiais monocristalinos e policristalinos
Monocristalinos: 
constituídos por um único cristal em toda a extensão domaterial, sem interrupções.
 Todas as células unitárias se ligam da mesma maneirae possuem a
 mesma direção.
Difração de Raios-x
Medir a estrutura cristalina dos materiais
 Determinar a estrutura de um novo material
 Identificar materiais a partir da sua estrutura
Raios-x tem comprimento de onda similar a distância interplanar - 0,1nm
 Difração – A interferência construtiva, ou reforço, de um feixe de raios X ou de elétrons interagindo com o material. O feixe difratado fornece informação útil a respeito da estrutura do material analisado.

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