RESUMO - A Estrutura dos Sólidos Cristalinos

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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri 
Ciência e Tecnologia dos Materiais - CTT211 
Nome: Hiago Almeida Rocha Matrícula: 20171021049 
 
A Estrutura dos Sólidos Cristalinos 
 
As propriedades de alguns materiais estão diretamente relacionadas com suas 
estruturas cristalinas. Um material cristalino pode ser definido como um material no qual os 
átomos estão posicionados segundo um arranjo periódico ou repetitivo ao longo de grandes 
distâncias atômicas, de modo que quando ocorre solidificação, os átomos se posicionam em 
um padrão tridimensional. As propriedades dos sólidos cristalinos dependem da estrutura 
cristalina do material, íons ou moléculas estão arranjados no espaço. Existe um número 
extremamente grande de estruturas cristalinas diferentes, essas estruturas variam desde 
estruturas relativamente simples, nos metais, até estruturas extremamente complexas, como 
aquelas exibidas por alguns materiais cerâmicos e poliméricos. Na descrição das estruturas 
cristalinas, os átomos ou íons são considerados como esferas sólidas com diâmetros bem 
definidos. Rede cristalina significa um arranjo tridimensional de pontos que coincidem com 
as posições dos átomos. 
Ao descrever as estruturas cristalinas, é sempre conveniente subdividir a estrutura em 
pequenas entidades que se repetem, chamadas células unitárias. a célula unitária é a unidade 
estrutural básica, ou bloco construtivo, da estrutura cristalina e define a estrutura por meio da 
sua geometria e das posições dos átomos no seu interior. 
Nos metais a ligação atômica é metálica e, dessa forma, é de natureza não direcional. 
Quando se usa o modelo de esferas rígidas para representar estruturas cristalinas, cada esfera 
representa um núcleo iônico. A estrutura cristalina encontrada em muitos metais possui uma 
célula unitária com geometria cúbica, na qual os átomos estão localizados em cada um dos 
vértices e nos centros de todas as faces do cubo. Essa estrutura é chamada de estrutura 
cristalina cúbica de faces centradas (CFC). Na estrutura cristalina CFC, existem oito átomos 
em vértices da célula, seis átomos em faces da célula, e nenhum átomo no interior da célula. 
Outras características importantes de uma estrutura cristalina são o número de coordenação e 
o fator de empacotamento atômico. Nos metais, todos os átomos têm o mesmo número de 
Rectangle
 
 
vizinhos mais próximos ou átomos em contato, o que define o número de coordenação. Nas 
estruturas cúbicas de faces centradas, o número de coordenação é 12. O fator de 
empacotamento atômico é a soma dos volumes das esferas de todos os átomos no interior de 
uma célula unitária dividida pelo volume da célula unitária. 
Outra estrutura cristalina comumente encontrada nos metais também possui uma 
célula unitária cúbica, em que existem átomos localizados em todos os oito vértices e um 
único átomo no centro do cubo. Essa estrutura é denominada estrutura cristalina cúbica de 
corpo centrado. 
Alguns metais, assim como alguns ametais, podem ter mais de uma estrutura 
cristalina, um fenômeno conhecido como polimorfismo. Quando encontrada em sólidos 
elementares, essa condição é frequentemente denominada alotropia. A estrutura cristalina que 
prevalece depende tanto da temperatura quanto da pressão externa. 
Em um sólido cristalino, quando o arranjo periódico e repetido dos átomos é perfeito 
ou se estende por toda a amostra, sem interrupções, o resultado é um monocristal. Todas as 
células unitárias interligam-se da mesma maneira e possuem a mesma orientação. 
A maioria dos sólidos cristalinos é composta por um conjunto de muitos cristais 
pequenos ou grãos; tais materiais são chamados de policristalinos. 
Sistema cristalino é empregado para classificar as estruturas cristalinas com base na 
geometria da célula unitária isto é, dos comprimentos das arestas da célula unitária e dos 
ângulos entre os eixos. Existem sete sistemas cristalinos: cúbico, tetragonal, hexagonal, 
ortorrômbico, romboédrico ou trigonal, monoclínico e triclínico. 
A densidade linear para uma direção cristalográfica específica é definida como o 
número de átomos por unidade de comprimento cujos centros estão sobre o vetor dessa 
direção. 
A densidade planar para um plano cristalográfico específico é definida como o número 
de átomos por unidade de área que estão centrados sobre o plano particular. 
As propriedades físicas dos monocristais de algumas substâncias dependem da direção 
cristalográfica na qual as medições são feitas. Por exemplo, o módulo de elasticidade, a 
condutividade elétrica e o índice de refração podem ter valores diferentes. A direcionalidade 
 
 
das propriedades é denominada anisotropia e está associada à variação do espaçamento 
atômico ou iônico em função da direção cristalográfica. As substâncias nas quais as 
propriedades medidas são independentes da direção da medição são isotrópicas. 
A difração ocorre quando uma onda encontra uma série de obstáculos regularmente 
separados que são capazes de dispersar a onda, e possuem espaçamentos comparáveis, em 
magnitude, ao comprimento de onda. Além disso, a difração é uma consequência de relações 
de fase específicas estabelecidas entre duas ou mais ondas que foram dispersas pelos 
obstáculos. Os raios X são uma forma de radiação eletromagnética com altas energias e 
comprimentos de onda pequenos — comprimentos de onda da ordem dos espaçamentos 
atômicos nos sólidos. Quando um feixe de raios X incide sobre um material sólido, uma 
fração desse feixe será dispersa em todas as direções pelos elétrons que estão associados a 
cada átomo, ou íon, que se encontra na trajetória do feixe. 
Os sólidos não cristalinos carecem de um arranjo atômico regular e sistemático ao 
longo de distâncias atômicas relativamente grandes. Algumas vezes esses materiais também 
são chamados de amorfos - que significa, literalmente, sem forma - ou de líquidos super-
resfriados, visto que suas estruturas atômicas lembram as de um líquido. O fato de o sólido 
que se forma ser cristalino ou amorfo depende da facilidade pela qual uma estrutura atômica 
aleatória no estado líquido pode se transformar em um estado ordenado durante a 
solidificação. Portanto, os materiais amorfos são caracterizados por estruturas atômicas ou 
moleculares relativamente complexas.