RESUMO

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RESUMO CIENCIAS DOS MATERIAIS – AULA 01, AULA 02 E AULA 03
1.1 Ligações químicas (atômicas) nos sólidos
- São conjunções estabelecidas entre átomos para formarem moléculas ou, ligações iônicas ou metálicas, organizados de forma a constituírem a estrutura básica de uma substância, formando uma grande diversidade de substâncias.
Energia de Ligação: 
1.2 Ligações Primárias
a) Ligação Iônica: é o tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal tem uma grande tendência a perder elétron(s), formando um íon. 
b) Ligação Covalente: os átomos tendem a compartilhar elétrons de sua camada de valência (mais instável). Não há a formação de íons – H2O
c) Ligações Metálicas: ocorre entre metais, compondo uma estrutura cristalina, chamadas de “ligas metálicas” (união de dois ou mais metais). No estado sólido, os metais se agrupam de forma geometricamente ordenados.
d) Ligações Secundárias tipo Van der Waals: são ligações fracas e resultam de forças atrativas entre dipolos elétricos:
2.1 Estruturas Cristalinas: 
Os átomos em sólidos podem estar posicionados de forma ordenada (estrutura cristalina) ou em uma distribuição aleatória (estrutura amorfa) 
-Estrutura cristalina: é a maneira como os átomos, íons ou moléculas estão arranjados no espaço; todas possuem ordenação de longo alcance. 
Metais
Cerâmicas e polímeros
- Rede Cristalina: arranjo tridimensional de pontos que coincidem com as posições dos átomos; 
- Células unitárias: Subdivisão da estrutura em pequenas unidades que se repetem ao longo do cristal.
Célula unitária NaCl
- Polimorfismo: Alguns metais e não-metais podem ser dispostos em mais de uma estrutura; A estrutura é afetada por mudanças de temperatura, pressão, etc. Ex: Carbono, presente no diamante, que é uma estrutura extremamente dura, e também no grafite, que é quebradiço.
2.2 Sistemas Cristalinos: apresentam uma forma regular e repetitiva e pode ser descrita pelo padrão na repetição de diversas células unitárias. A geometria dos sistemas cristalinos é completamente definida em termos de seis parâmetros que localizam pontos na rede: 
3 – arestas (parâmetros de rede: a, b, c) 
3 - ângulos
Os 7 sistemas cristalinos:
2.3 Redes de Bravais: 
Configurações básicas que resultam da combinação dos sistemas cristalinos com a disposição das partículas em cada uma das células unitárias de uma estrutura cristalina; Estas células são paralelepípedos que constituem a menor subdivisão de uma rede cristalina que conserva as características gerais de toda a rede, permitindo que por simples replicação da mesma se possa reconstruir o sólido cristalino completo. 
-Estruturas Cristalinas metálicas: 
• BCC (cúbica de corpo centrado - ccc) 
• HCP (hexagonal compacta- hc) 
• FCC (cúbica de faces centradas - cfc) 
– Fator de Empacotamento 
3.1 DIREÇÕES NOS CRISTAIS
- São obtidas pela diferença entre os pontos de uma estrutura;
- São representadas entre colchetes = [ h k l ] 
- Se a subtração der negativa, coloca-se uma barra sobre o número 
 
Famílias de direções:
• [100] para as faces 
• [110] para as diagonais das faces 
• [111] para a diagonal do cubo 
- O sistema BCC corresponde a família de direções [111] – diagonal do cubo
- O sistema FCC corresponde a família de direções [110] - diagonal da face
3.2 Planos cristalinos e suas direções
Índices de Miller: notação utilizada em cristalografia para definir famílias de planos em uma rede de Bravais. Em três dimensões, os índices de Miller são representados pela tripla entre parênteses (h k l), onde h, k e l são inteiros com maior divisor comum igual a 1. 
FAMÍLIA DE PLANOS (1 1 0) É paralelo à um eixo:
FAMÍLIA DE PLANOS (1 1 1) Intercepta os 3 eixos
• Densidade linear= átomos/cm (igual ao fator de empacotamento em uma dimensão) 
• Densidade planar= átomos/unidade de área (igual ao fator de empacotamento em duas dimensões) 
O FENÔMENO DA DIFRAÇÃO: Difração ocorre quando uma onda encontra uma série de obstáculos regularmente espaçados, que (1) são capazes de espalhar esta onda, e (2) têm espaçamentos que são comparáveis em magnitude ao comprimento de onda. Quando um feixe de raios x é dirigido à um material cristalino, esses raios são difratados pelos planos dos átomos ou íons dentro do cristal
É bastante comum, o material a ser analisado encontra-se na forma de pó (partículas finas orientadas ao acaso) que são expostas à radiação x monocromática. O grande número de partículas com orientação diferente assegura que a lei de Bragg seja satisfeita para alguns planos cristalográficos 
-TÉCNICAS DE DIFRAÇÃO 
a) Técnica do pó: É bastante comum, o material a ser analisado encontra-se na forma de pó (partículas finas orientadas ao acaso) que são expostas à radiação x monocromática. O grande número de partículas com orientação diferente assegura que a lei de Bragg seja satisfeita para alguns planos cristalográficos
b) O DIFRATOMÊTRO DE RAIOS X
c) DIFRATOGRAMA
EXERCICIOS:
1. Dos compostos abaixo, qual não realiza ligação iônica? 
a) NaCl 
b) Mg(Cl)2 
c) CaO 
d) HCl
e) Na2O 
2. Podemos afirmar que a única estrutura que não se forma é: 
a) HCl 
b) Cl2 
c) H2O 
d) NH3 
e) HC4
3. (UFRGS-RS) No modelo do gás eletrônico para a ligação metálica, considera-se que os nós do retículo cristalino do metal são ocupados por: 
a) íons negativos. 
b) íons positivos. 
c) elétrons. 
d) prótons. 
e) átomos neutros. 
4. Calcular o número de átomos e a relação entre a aresta do cubo ‘’a’’ e o raio atômico “R” para a estrutura BCC; Calcular também o Fator de Empacotamento Atômico para essa estrutura e compare com o resultado da FCC
Número de átomos na célula unitária: Na= 8x(1/8) = 1
A relação entre a e r (BCC): 4R = a √3 
A relação entre a e r (FCC): 4R = a √2
A relação entre a e r (HCP): 2R = a
Fator de Empacotamento Atômico:
Fator de Empacotamento Atômico (BCC): 0,68
Fator de Empacotamento Atômico (FCC): 0,74
Fator de Empacotamento Atômico (HCP): 0,74
5. Para o ferro BCC, calcule: a) o espaçamento interplanar dhkl e b) o ângulo de difração para o conjunto de planos (220). Dados: o parâmetro de rede do Ferro é a = 0,2866nm; A radiação aplicada do raio-x λ = 0,1790nm e considere que o numero de onda (ordem da reflexão) seja n = 1.