Sistemas Cristalinos

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ESTRUTURAS 
CRISTALINAS
ALUNOS: IGOR ALVES DE MELO
RENNER CHRISTIAN DA SILVA SANTOS
WANDER ALEX PEREIRA COSTA
WESLEY FERNANDO DA SILVA COSTA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
SUMÁRIO
1. SISTEMAS CRISTALINOS
2. ORDENAÇÃO ATÔMICA
3. DEFEITOS ESTRUTURAIS
4. DENSIDADE LINEAR E PLANAR
1. SISTEMAS CRISTALINOS
• Os cristais são sólidos que possuem ordem de longo alcance. O arranjo dos átomos em torno de
um ponto qualquer de um cristal é idêntico ao arranjo em outro ponto qualquer equivalente do
mesmo cristal (com exceção de possíveis defeitos locais).
• A Cristalografia descreve os modos pelos quais os átomos que formam os cristais estão
organizados e como a ordem de longo alcance é produzida. Muitas propriedades químicas (bem
como bioquímicas) e físicas dependem da estrutura cristalina. Portanto, o conhecimento de
Cristalografia é essencial para a exploração das propriedades dos materiais.
1.1.CONCEITO:
1.2 CLASSIFICAÇÃO
1.3 POLIMORFISMO E ALOTROPIA
 Polimorfismo
- Sólidos com mais de uma estrutura cubica
- Estrutura predominante depende da temperatura e pressão externa
- A transformação polimórfica vem acompanhada de mudança na densidade
 Alotropia
- Essas substâncias, denominadas formas alotrópicas, diferem-se entre si no
que diz respeito a suas estruturas cristalinas ou atomicidade e, por causa
desses fatores que podem parecer apenas detalhes, as características e
propriedades das substâncias em questão podem ser tornar completamente
diferentes.
2. ORDENAÇÃO ATÔMICA
SÓLIDOS:
 Constituído por átomos (ou grupo de átomos) que se distribuem de
acordo com um ordenamento bem definido;
 Esta regularidade: determina uma periodicidade espacial da distribuição
atômica, isto é, depois de um certo intervalo espacial, a disposição dos
átomos se repete;
 Um sólido que satisfaz estas condições é chamado cristalino. Um sólido
amorfo é aquele onde aparentemente os átomos não possuem um
ordenamento.
2.1 ESTADO CRISTALINO E AMORFO
 CRISTALINO:
Um material cristalino é um material no qual os átomos ou íons estão
posicionados em um arranjo periódico ou repetitivo ao longo de grandes
distâncias atômicas (Callister, Rethwisch).
 AMORFO:
Os materiais sólidos não cristalinos (amorfos) carecem de um arranjo
sistemático e regular dos átomos ou íons ao longo de distâncias
relativamente grandes (em uma escala atômica) (Callister, Rethwisch).
2.2 ARRANJOS ATÔMICOS
Existem três tipos de arranjos atômicos:
 A) SEM ORDEM:
Os átomos não possuem ordem, eles preenchem
aleatoriamente o espaço no qual o material esta confinado.
Esse tipo de estado é denominado de gasoso.
Ex: Ar, He, O, etc.
 B) ORDENAMENTO DE CURTO ALCANCE:
Um material exibe um ordenamento de curto alcance, se o
ordenamento dos átomos se estende até os vizinhos mais próximos.
Ex: Vidro.
 C) ORDENAMENTO DE LONGO ALCANCE:
O ordenamento atômico se estende por todo o material. Os
átomos formam um padrão regular e repetitivo, como grades ou
redes.
Ex: Ferro (α).
3.DEFEITOS CRISTALINOS
O QUE É UM DEFEITO CRISTALINO ?
 Defeito cristalino é uma imperfeição ou um "erro" no arranjo periódico 
regular dos átomos em um cristal.
 os cristais nunca são perfeitos. 
 afetam muitas das suas propriedades físicas e mecânicas.
 O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio 
ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado.
3.1 CLASSIFICAÇÃO
 A) Defeitos Pontuais
1– Defeito em Lacuna
2 – Defeitos Intersticiais
3 – Defeitos Substitucional
 B) Defeitos Lineares
1 – Discordância em Cunha
2 – Discordância em Aspiral (Parafuso)
3 – Discordância Mista
 C) Defeitos Superficiais
1 – Contorno de Fases
2 – limite de Grão
Além desta classificação, os defeitos
podem ser divididos nas seguintes
categorias:
INTRÍNSECOS: defeitos decorrentes
das leis físicas;
EXTRÍNSECOS: defeitos presentes
devido ao meio ambiente e/ou as
condições de processamento.
A) DEFEITOS PONTUAIS 
1- LACUNA: sítio vago na rede cristalina. Todos os sólidos cristalinos 
contém lacunas. A presença das lacunas aumenta a entropia (isto é, a 
aleatoriedade) do cristal.
2- DEFEITO AUTO - INTERSTICIAL : Um auto - intersticial é um 
átomo do cristal que se encontra comprimido em um sítio intersticial. 
Isto introduz distorções relativamente grandes na rede cristalina. Este 
defeito existe somente em concentrações muito reduzidas.
3- DEFEITO SUBSTITUCIONAL – IMPUREZA NOS SÓLIDOS
 Um metal puro formado apenas por um tipo de átomo é simplesmente
impossível. Átomos de impureza existirão como defeitos pontuais nos
cristais.
 No caso das ligas, átomos de impurezas são intencionalmente
adicionados para conferir características específicas (aumento de
resistência mecânica; aumento de resistência à corrosão).
 A adição de átomos de impurezas resultará na formação de uma
solução sólida e/ou de uma nova fase. Uma solução sólida é
homogênea em termos da sua composição; os átomos de impurezas
estão distribuídos aleatoriamente e uniformemente no sólido.
B) DEFEITOS LINEARES
 Os defeitos lineares ou discordâncias são defeitos que originam uma
distorção da rede centrada em torno de uma linha
 As discordâncias são originadas durante a solidificação dos sólidos
cristalinos.
 Os dois principais tipos de defeitos lineares são: discordâncias em
linha, cunha (aresta) e em hélice espiral (ou parafuso). A combinação
destes dois tipos origina as discordâncias mistas
 1- DISCORDÂNCIA EM CUNHA:
Discordância aresta (cunha): uma porção extra de um plano de 
átomos, ou semipleno, cuja aresta termina no interior do cristal. A região 
ao longo da aresta corresponde à linha de discordância.
Na região em torno da linha de discordância existe alguma 
distorção localizada da rede cristalina.
2- DISCORDÂNCIA EM ESPIRAL ( PARAFUSO ):
A distorção atômica associada a uma discordância em espiral também 
é linear. A discordância espiral tem seu nome derivado da trajetória ou 
inclinação em espiral ou helicoidal que é traçada ao redor da linha de 
discordância pelos planos atômicos de átomos.
3) DISCORDÂNCIA MISTA:
C) DEFEITOS SUPERFICIAIS
1- CONTORNOS DE FASE:
Os contorno de fase são as fronteiras que separam fases com 
estruturas cristalinas e composições distintas
2- LIMITES DE GRÃO:
Os limites de grão são defeitos interfaciais, em materiais 
policristalinos, que separam grãos (cristais) com diferentes orientações. 
Nos materiais metálicos, os limites de grão formam-se durante a 
solidificação, quando os cristais, gerados a partir de diferentes núcleos, 
crescem simultaneamente e se encontram.
DENSIDADE LINEAR E PLANAR
 DENSIDADE LINEAR:
A densidade linear (DL) é definida como o número de átomos, por
unidade de comprimento, cujos os centros estão sobre o vetor direção
para uma direção para um direção cristalográfica específica (Callister,
Rethwisch); isto é:
𝐷𝐿 =
𝑛º 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑜 𝑣𝑒𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑟𝑒çã𝑜
𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑒𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑟𝑒çã𝑜
As unidades para densidade linear são 𝑛𝑚−1 𝑒 𝑚−1
𝐷𝐿 =
2 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠
4𝑅
=
1 á𝑡𝑜𝑚𝑜
2𝑅
 DENSIDADE PLANAR:
A densidade planar (DP) é definida como o número de átomos por unidade de
área, os quais estão centrados em um plano cristalográfico particular (Callister,
Rethwisch); , ou seja:
𝐷𝑃 =
𝑛º 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜
𝐷𝑃 =
2 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠
4𝑅. 2𝑅 2
=
2 á𝑡𝑜𝑚𝑜
8𝑅² 2
=
1 á𝑡𝑜𝑚𝑜
4𝑅² 2
As unidades para densidade linear são 𝑛𝑚−2 𝑒 𝑚−2
DENSIDADELINEAR E PLANAR
As densidades linear e planar são considerações importantes
relacionadas ao processo de deslizamento – isto é, ao mecanismo pelo
qual os metais se deformam plasticamente. O deslizamento ocorre nos
planos cristalográficos mais compactos e, esses planos, ao longo das
direções que possuem o maior empacotamento atômico
Disponível em: https://www.ofitexto.com.br/comunitexto/o-que-e-um-
sistema-cristalino/
Disponível em: https://cristais2014.wordpress.com/o-que-e-a-cristalografia/
Disponível em: http://www.fem.unicamp.br/~caram/capitulo3.pdf
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CALLISTER, Jr.W.D; RETHWISCH, D.G. Ciência e engenharia de materiais:
uma introdução. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
Foz Unioeste. Capítulo 7 - Defeitos Cristalinos. Disponível em:
http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap7.pdf
Acesso em 10 de maio de 2019
Disponível em: http://www.dca.fee.unicamp.br/~attux/topico4.pdf
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http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap4.pdf
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