Estrutura Cristalina

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Centro Universitário Leonardo da Vinci – Timbó/SC 
 
 
 
Professora: Renata Bianco. 
Disciplina: Ciência e Propriedade dos Materiais. 
Acadêmico: Cristian Marcelo Nunes de Bairros – Engenharia de Produção. 
 
 
 
 
 
 
Estrutura Cristalina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Timbó, 22 de abril de 2020. 
 
 
Sumário 
 
• Introdução. 
• Definição. 
• Células Unitárias. 
• Sistema de Bravais. 
• Sólidos Cristalinos e Amorfos. 
• Monocristais e Policristais. 
• Propriedades Mecânicas. 
• Conclusão. 
• Referências. 
• Legendas de Imagens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 
A estrutura dos materiais sólidos depende da ordenação estrutural de 
seus átomos, íons ou moléculas. A grande maioria dos materiais, 
particularmente os metálicos, exibe um arranjo geométrico de seus átomos bem 
definido, constituindo uma estrutura cristalina. 
Desta maneira, é possível descrever um conjunto de posições atômicas 
repetitivo, denominado de célula unitária. Uma célula unitária é definida como a 
menor porção do cristal que ainda conserva as propriedades originais do mesmo. 
Através da adoção de valores específicos, como parâmetros axiais e ângulos 
interaxiais, pode-se obter células unitárias de diversas naturezas. 
O estudo da estrutura interna dos materiais necessita da utilização de 7 
arranjos atômicos básicos, que derivam o sistema de Bravais. 
A classificação dos átomos, moléculas e íons pode classificar os sólidos 
em cristalinos, que é caracterizado por uma ordenação de 3 dimensões, de longo 
alcance; e amorfos, que é caracterizado por um arranjo sem padrão, de curto 
alcance. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Definição 
 
O conceito de estrutura cristalina está relacionado à organização dos 
átomos de forma geométrica. Os átomos distribuídos dentro de sua estrutura 
formam uma rede chamada retículo cristalino. 
As moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de 
ligações. As direcionais, onde estão as covalentes e dipolo-dipolo e as não-
direcionais, em que se incluem as ligações metálica, iônica, van der Walls. 
As estruturas cristalinas são formadas por células unitárias, que são sua 
unidade básica, pois constituem o menor conjunto de átomos associados 
encontrados numa estrutura cristalina. 
 
Figura 1 
 
 
 
 
 
 
Células Unitárias 
 
Um pequeno grupo de átomos que formam um padrão repetitivo ao longo 
da estrutura tridimensional. 
As células unitárias possuem três conjuntos de faces paralelas. A célula 
unitária é escolhida para representar a simetria de cada estrutura cristalina. 
Existem 7 sistemas cristalinos básicos que englobam todas as 
substâncias cristalinas conhecidas, e deles Bravais derivou 14 células unitárias. 
 
SISTEMAS EIXOS ÂNGULOS ENTRE 
OS EIXOS 
CÚBICO a=b=c Todos os ângulos = 900 
TETRAGONAL a=b≠c Todos os ângulos = 900 
ORTORRÔMBICO a≠b≠c Todos os ângulos = 900 
MONOCLÍNICO a≠b≠c 2 ângulos = 900 e 1 ângulo 
≠900 
TRICLÍNICO a≠b≠c Todos ângulos diferentes e 
nenhum igual a 900 
HEXAGONAL a1=a2=a3≠c 2 ângulos = 900e 1 ângulo 
= 1200 
ROMBOÉDRICO a=b=c Todos os ângulos iguais, 
mas diferentes de 900 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de Bravais 
 
É a denominação dada às configurações básicas que resultam da 
combinação dos sistemas de cristalização com a disposição das partículas em 
cada uma das células unitárias 
 Para além da sua utilização em cristalografia, as redes de Bravais 
constituem uma importante ferramenta de análise tridimensional em geometria 
euclidiana. 
Para que um arranjo espacial possa ser classificado como uma rede de 
Bravais tem de obedecer cumulativamente às seguintes condições: 
1. A estrutura constitui uma célula unitária, sendo assim a menor subdivisão 
de uma rede cristalina que conserva as características gerais de todo o 
retículo, permitindo por simples replicação a reconstituição do sólido 
cristalino completo; 
2. Planos que contenham pontos situados em faces opostas são paralelos; 
3. As arestas da célula unitária ligam pontos equivalentes na estrutura. 
 
Obedecendo às condições e combinando os 7 sistemas cristalinos, com 
as diferentes possibilidades de disposição espacial das partículas nas faces e no 
interior das células unitárias é possível criar 28 redes cristalinas. 
Na realidade, devido à simetria das soluções, existem apenas 14 
configurações básicas, formando-se todas as demais a partir destas. 
 
Estas estruturas elementares são denominadas redes de Bravais, em 
homenagem a Auguste Bravais que em 1848, a partir dos estudos publicados 
em 1842 por Moritz Ludwig Frankenheim, demonstrou geometricamente que 
num espaço tridimensional só poderiam existir 14 configurações básicas. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina#Sistemas_de_cristaliza%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_unit%C3%A1ria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cristalografia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Geometria_euclidiana
https://pt.wikipedia.org/wiki/Geometria_euclidiana
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_unit%C3%A1ria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_cristalina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina#Sistemas_de_cristaliza%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Auguste_Bravais
https://pt.wikipedia.org/wiki/1848
https://pt.wikipedia.org/wiki/1842
https://pt.wikipedia.org/wiki/Moritz_Ludwig_Frankenheim
 
 
 
Figura 2 
 
• P — Célula unitária primitiva, ou simples, onde todos os pontos reticulares 
estão localizados nos vértices do paralelepípedo que constitui a célula; 
• F — Célula unitária centrada nas faces, apresentando pontos reticulares 
nas faces para além dos localizados nos vértices. Quando apresentam 
somente pontos reticulares nas bases são designados pelas letras A, B 
ou C, segundo as faces que contêm os pontos reticulares; 
• I — Célula unitária centrada no corpo tendo, para além dos pontos que 
determinam os vértices, um ponto reticular no centro da célula. 
• R — Célula unitária primitiva com eixos iguais e ângulos iguais, ou 
hexagonal, tendo, para além dos pontos que determinam os vértices, 
pontos duplamente centrados no corpo. 
 
 
 
 
 
 
 
Sólidos Cristalinos e Amorfos 
 
Os sólidos podem ser classificados em Cristalinos e Amorfos, segundo a 
distribuição espacial dos átomos, moléculas ou íons. 
– Cristalinos: compostos por átomos, moléculas ou íons arranjados de 
uma forma periódica em três dimensões. As posições ocupadas seguem uma 
ordenação que se repete para grandes distâncias atômicas, conhecida como 
ordenação de longo alcance. O retículo espacial, repete-se indefinidamente nas 
três direções do espaço até alcançar as suas bordas exteriores. Dessa forma, 
ao fraturar-se um sólido de cristalização perfeita, deve reproduzir em cada um 
dos seus fragmentos a geometria do corpo no mesmo sistema cristalino 
– Amorfos: A ausência de um padrão de cristalização caracteriza os 
chamados amorfos. A propriedade mais destacada dos sólidos amorfos é a falta 
de um ponto fixo de fusão, de modo que sua passagem para o estado líquido se 
verifica ao longo de um intervalo de temperaturas durante o qual adotam o 
chamado estado plástico. 
Compostos por átomos, moléculas ou íons que podem apresentar 
ordenação de curto alcance. 
 
 
 
Figura 3 
 
 
Monocristais e Policristais 
 
Monocristais: um único grão com orientação bem definida. Permite o 
estudo de propriedades físicas anisotrópicas. Monocristais tende a “crescer” ao 
longo de uma direção cristalográfica preferencial. Assim, a forma do cristal pode 
dar indícios da estrutura cristalina. 
 Policristais: vários grãos com orientação bem definida, mas 
aleatoriamente orientados entre si. Medidas refletem reposta média de todas as 
orientações. 
A estrutura policristalina pode ser formada durante o resfriamento de uma 
liga metálica, quando pequenos grãos se formam aleatoriamente em uma regiãobifásica (líquido-sólido), ganham volume e se agregam na fase sólida. Os grãos 
são separados uns dos outros pelos contornos de grão. 
 
 
 
Figura 4 
 
 
 
 
 
 
 
Propriedades Mecânicas 
 
 As estruturas cristalinas têm como características: 
Piezoeletricidade: é a capacidade de gerar uma corrente elétrica se houver 
um tipo de pressão mecânica; 
Ferroeletricidade: embora não conduza corrente elétrica, de acordo com a sua 
temperatura desenvolve a polarização espontânea, que pode ser invertida 
possibilitando a utilização de um campo elétrico externo; 
 Efeito Piroelétrico: em que o aumento de temperatura causará a polarização 
espontânea, em que se poderá utilizar o campo elétrico gerado na superfície do 
material e são semicondutores; 
Em função destas propriedades, os materiais com estruturas cristalinas 
são amplamente usados pela indústria na confecção de termômetros, 
transistores, máquinas fotográficas, relógios e balanças. 
 
 
Figura 5 Figura 6 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
 Finalizado o trabalho, conclui-se que a partir da ordenação dos átomos, 
íons ou moléculas origina-se uma estrutura cristalina. A menor porção é a 
chamada de célula unitária. Existem 14 formas geométricas de ordenação, 
conhecidas como rede de Bravais. 
 Os sólidos são caracterizados em 2 tipos, como visto acima. E os 
Monocristais e Policristais se diferenciam por um padrão de organização dos 
grãos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/169458/mod_resource/content/1/aula%203
%20Estrutura%20cristalina.pdf 
https://www.infoescola.com/quimica/estrutura-cristalina/ 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_Bravais 
file:///C:/Users/crist/Downloads/capitulo3(2).p 
http://www.explicatorium.com/cfq-9/estrutura-dos-solidos.html 
file:///C:/Users/crist/Downloads/F149_Aula-4-1sem2017.pdf 
file:///C:/Users/crist/Downloads/Aula02_2005%201p.pdf 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/169458/mod_resource/content/1/aula%203%20Estrutura%20cristalina.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/169458/mod_resource/content/1/aula%203%20Estrutura%20cristalina.pdf
https://www.infoescola.com/quimica/estrutura-cristalina/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_Bravais
file:///C:/Users/crist/Downloads/capitulo3(2).p
http://www.explicatorium.com/cfq-9/estrutura-dos-solidos.html
file:///C:/Users/crist/Downloads/F149_Aula-4-1sem2017.pdf
file:///C:/Users/crist/Downloads/Aula02_2005%201p.pdf
 
 
Legenda e Referências das Imagens 
 
 Figura 1: Célula unitária de um cristal de sal (NaCl). 
Disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:NaCl-Ionengitter.svg 
 Figura 2: 14 redes de Bravais . 
Disponível em file:///C:/Users/crist/Downloads/capitulo3(3).pdf 
 Figura 3: Representação de sólidos cristalinos e amorfos. 
Disponível em file:///C:/Users/crist/Downloads/Aula02_2005%201p.pdf 
 Figura 4: Representação Monocristais e Policristais. 
Disponível: 
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fdocplayer.com.br%2F
5188283-Propriedades-termicas-da-
materia.html&psig=AOvVaw0fGdQYbUigNQx10IxoaIgL&ust=15873114564540
00&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLCMjpeq8ugCFQAAAAAd
AAAAABAD 
 Figura 5: Imagem representativa de uma estrutura cúbica, para 
exemplificar o ouro. 
Disponível: 
https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fftp.demec.ufpr.br%2Fdi
sciplinas%2FEME774%2FAula%252002_Scheid.pdf&psig=AOvVaw3XH_2Leu
ynCodMAJmkrrGs&ust=1587311716056000&source=images&cd=vfe&ved=0C
AIQjRxqFwoTCPjbuZar8ugCFQAAAAAdAAAAABAL 
 Figura 6: Imagem ilustrativa de um relógio de ouro. 
Disponível: 
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.dalirelogios.com.
br%2Freserve&psig=AOvVaw3kDL_5uZ_s4j1V1d2BfiP8&ust=15873117926190
00&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCOD1wbur8ugCFQAAAAAd
AAAAABAF 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:NaCl-Ionengitter.svg
file:///C:/Users/crist/Downloads/capitulo3(3).pdf
file:///C:/Users/crist/Downloads/Aula02_2005%201p.pdf
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fdocplayer.com.br%2F5188283-Propriedades-termicas-da-materia.html&psig=AOvVaw0fGdQYbUigNQx10IxoaIgL&ust=1587311456454000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLCMjpeq8ugCFQAAAAAdAAAAABAD
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