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UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto ESTRUTURA CRISTALINA A estrutura Cristalina está divida em sólidos cristalinos e sólidos amorfos ou não- cristalino. Sólidos cristalinos: Uma substância pode ser considerada cristalina quando os átomos (ou moléculas) que a constitui estão dispostos segundo uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por milhões de vezes.(Ordem de longo alcance) Exemplos: Todos os metais e a maior parte das cerâmicas. Sólidos amorfos ou não-cristalinos: Em geral, não apresentam regularidade na distribuição dos átomos e podem ser considerados como líquidos extremamente viscosos. Exemplos: Vidro, piche e vários polímeros. SISTEMAS CRISTALINOS Para avaliarmos o grau de repetição de um estrutura cristalina é necessário definirmos qual a unidade estrutural que esta sendo repetida, que é chamada de célula unitária. A principal característica da célula unitária é que esta apresenta a descrição completa da estrutura como um todo, incluindo a estequiometria. O arranjo mais estável dos átomos em um cristal será aquele que minimiza a energia livre por unidade de volume ou, em outras palavras: - preserva a neutralidade elétrica da ligação; - satisfaz o caráter direcional das ligações covalentes; - minimiza as repulsões íon-íon e, além disso, - agrupa os átomos do modo mais compacto possível. Distribuição de átomos no espaço e suas respectivas funções de probabilidade de se encontrar um átomo em função da distância - W(r) UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto OS SETE SISTEMAS CRISTALINOS: São todas as formas de células unitárias possíveis que podem ser "empilhadas" e preencher totalmente o espaço tridimensional. UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto OS QUATORZE RETICULADOS CRISTALINOS DE BRAVAIS (Auguste Bravais cristalógrafo francês 1811-1863) Representam as possibilidades de preenchimento dos sete reticulados cristalinos por átomos. CONCEITOS IMPORTANTES PARA A CARACTERIZAÇÃO DOS ETICULADOS CRISTALINOS - NÚMERO DE COORDENAÇÃO: Representa o número de átomos mais próximos à um átomo de referência. - PARÂMETRO DO RETICULADO: UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto Constitui uma relação matemática entre uma dimensão da célula e o raio atômico. - FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO: É a relação entre o volume dos átomos no interior da célula unitária pelo volume total da célula . RETICULADOS CRISTALINOS MAIS IMPORTANTES: CCC - CÚBICO DE CORPO CENTRADO - Exemplos de metais CCC: Ferro α (Fe), Cromo (Cr), Molibdênio (Mo), Tantâlo (Ta), e Tungstênio (W) - N° de coordenação (que representa o n° de vizinhos mais próximos): 8 - N° de átomos no interior do reticulado: 2 (8 x 1/8 + 1) - Fator de empacotamento atômico: 0,68 (68% do volume da célula é ocupado por átomos) - Parâmetro do reticulado: CFC - CÚBICO DE FACES CENTRADAS - Exemplos de metais CFC: Alumínio (Al), Cobre (Cu), Ouro (Au), Chumbo (Pb), Níquel (Ni), Platina (Pt), Prata (Ag). UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto - N° de coordenação: 12 - N° de átomos no interior do reticulado: 4 (8 x 1/8 + 6 x 1/2) - Fator de empacotamento atômico: 0,74 (74% do volume da célula é ocupado por átomos) - Parâmetro do reticulado: HC - HEXAGONAL COMPACTA - Exemplos de metais HC: Cádmio (Cd), Cobalto (Co), Titânio α (Ti), Zinco (Zn), Magnésio (Mg) - N° de coordenação: 12 - N° de átomos no reticulado: 2 (6/3) - Fator de empacotamento atômico: 0,74 (74% do volume da célula é ocupado por átomos) - Relação c/a teórica: 1,633 UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto ALOTROPIA A estrutura cristalina de equilíbrio é dependente da temperatura e da pressão. O exemplo clássico é o carbono que pode ser amorfo, grafita ou diamante. O Fe apresenta estrutura cristalina CCC na temperatura ambiente. Entretanto a 912°C o Fe sofre uma transformação alotrópica para CFC. A transformação alotrópica é freqüentemente acompanhada por modificações de densidade e outras propriedades físicas. Exemplo- Alotropia do Fe puro ESTRUTURAS CRISTALINAS COMPACTAS - Estruturas CFC e HC apresentam F.E.A. = 0,74 (empacotamento mais eficiente para esferas de mesmo diâmetro). Adicionalmente a representação de células cristalinas, as estruturas CFC e HC podem ser descritas através de empilhamentos de planos compactos (máxima densidade atômica). UNINASSAU Aluno: Joaquim Francisco de Macêdo Neto
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