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Cristalografia

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3. CRISTALOGRAFIA 
 
3.1 - INTRODUÇÃO: finalidade da cristalografia, substâncias cristalinas e amorfas 
A maioria dos cristalógrafos utiliza atualmente o termo cristal referindo-se a 
qualquer substância sólida com estrutura interna ordenada, possuindo ou não faces 
externas geometricamente regulares. As faces regulares dos cristais se desenvolvem 
somente em condições de formação favoráveis, quando a velocidade de cristalização 
é lenta e há disponibilidade de espaço para o crescimento das faces. Desse modo, a 
presença de faces pode ser considerada um acidente do crescimento dos cristais e 
desde que sua ausência não altere as propriedades fundamentais das substâncias 
cristalinas, essa definição ampla de cristal é aceitável. Cristal seria, então, um sólido 
homogêneo com estrutura interna ordenada que, sob condições favoráveis, pode se 
manifestar externamente com faces geometricamente regulares. O estudo dos cristais 
e das leis que governam seu crescimento, forma externa e estrutura interna, 
denomina-se Cristalografia. Embora a cristalografia tenha se originado como um 
ramo da mineralogia, ela tomou-se atualmente uma ciência independente que lida não 
somente com minerais, mas com qualquer substância cristalina, inclusive materiais 
sintéticos. A cristalografia interrelaciona-se com diversas áreas da ciência, como 
química, física, metalurgia e ciências dos materiais, com aplicação em numerosos 
setores da indústria, como ligas metálicas, semi-condutores, gemas sintéticas, 
indústria farmacêutica, etc. 
A ocorrência de faces bem formadas e a ausência completa dessas feições são 
apenas duas situações extremas, havendo estados intermediários entre eles que 
variam continuamente de um extremo ao outro, dependendo das condições de 
formação dos cristais. Essa variação no aspecto externo dos cristais, em decorrência 
das condições de sua formação, é expressa pelo grau de cristalinidade, referindo-se 
as substâncias bem cristalizadas quando apresentam faces bem formadas e 
progressivamente mais mal cristalizadas, à medida que as faces tomam-se mal 
formadas ou não identificadas. O sentido amplo do termo cristal é freqüentemente 
utilizado com modificadores que expressam o grau de cristalinidade das substâncias 
cristalinas. Desse modo, um cristal com faces bem formadas é denominado de cristal 
euédrico (ou idiomórfico); um cristal com faces imperfeitamente desenvolvidas é 
referido como cristal subédrico (ou subdiomórfíco), e um cristal sem faces 
identificáveis é denominado de cristal anédrico (ou informe). 
Os cristais anédricos cristalizam-se tão rápido e com granulação tão fina que a 
natureza cristalina dos diminutos cristais só pode ser reconhecida com auxílio de um 
microscópio, denominando-se, por isso, substâncias microcristalinas. Quando os 
indivíduos cristalinos não podem ser identificados nem ao microscópio, mas a 
substância apresenta um padrão de difração dos raios-x, ela é referida como 
substância criptocristalina. A ausência completa de estrutura interna ordenada é 
indicada quando a substância não difrata os raios-x, sendo denominada de substância 
amorfa. A maioria das substâncias amorfas não é sólida, existindo, porém, alguns 
sólidos amorfos. Os sólidos amorfos de ocorrência natural são denominados de 
MAntonio
Prof. Dr. Marco Antonio Galarza, Faculdade de Geologia, IG/UFPA Elementos de Geologia e Mineralogia
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mineralóides, como por exemplo o vidro vulcânico e a opala, os quais não fazem 
parte do escopo da cristalografia que é restrita às substâncias cristalinas. 
Para evitar dúvidas, o sentido amplo do termo cristal será referido aqui pela 
palavra cristal somente quando acompanhada de um modificador, ou pela expressão 
substância cristalina. Por outro lado, o termo cristal, sem um modificador, será 
utilizado em seu sentido restrito, referindo-se apenas àquelas substâncias cristalinas 
com faces externas geometricamente regulares. 
 
3.2 PROCESSOS DE CRISTALIZAÇÃO: Formação e crescimento das 
substâncias cristalinas 
O processo de formação das substâncias cristalinas, denominado processo de 
cristalização, ocorre a partir de um estado desordenado da matéria (líquido ou 
gasoso) que evolui para um estado final sólido cristalino. Em um estado desordenado 
da matéria, os átomos ou grupos de átomos estão distribuídos de maneira fortuita 
(aleatória) os quais, através de mudanças de temperatura, pressão e concentração, se 
agregam em um arranjo ordenado característico do estado cristalino da matéria. As 
substâncias cristalinas podem se formar a partir de solução, massa em fusão ou 
vapor. 
A cristalização a partir de um meio aquoso (solução) ocorre por precipitação do 
soluto quando a solução atinge o seu ponto de saturação ou solubilidade (quantidade 
máxima de soluto que a solução consegue manter por unidade de volume). A 
solubilidade da solução pode ser alcançada por aumento da concentração através da 
adição de soluto ou evaporação do solvente (água), ou por diminuição da solubilidade 
através do abaixamento da temperatura ou pressão. A partir de uma solução, 
contendo halita salina com uma determinada concentração abaixo de sua solubilidade 
(por ex. água do mar), a concentração da solução pode aumentar progressivamente 
até atingir seu ponto de saturação, através da evaporação do solvente ou adição de 
soluto. A partir deste ponto, qualquer aumento adicional de concentração toma a 
solução supersaturada, provocando a precipitação do soluto e iniciando a cristalização 
da halita. A precipitação da halita pode ocorrer também por abaixamento da 
temperatura ou pressão, provocando diminuição da solubilidade até que esta se iguale 
a concentração da solução, começando, a partir daí, a precipitação. Se a halita 
precipitar lentamente, os ions de sódio e cloro que se juntam entre si, formam poucos 
núcleos de cristalização, originando cristais bem formados e desenvolvidos, 
aproximadamente com a mesma orientação cristalográfica. Ao contrário, se a 
precipitação for rápida, muitos núcleos de cristalização se formarão, originando um 
agregado de muitos diminutos cristais mal formados, com orientação cristalográfica 
aleatória. 
A cristalização a partir de massa em fusão é de certa maneira semelhante ao 
processo a partir de solução. A cristalização não se inicia até que o ponto de fusão da 
substância seja atingido, por abaixamento progressivo da temperatura. O exemplo 
mais simples e comum é a formação de cristais de gelo a partir do congelamento da 
água. Embora normalmente não seja considerada desta maneira, a água é gelo 
MAntonio
Dr. Marco Antonio Galarza
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fundido. Quando a temperatura da água é abaixada suficientemente, até atingir seu 
ponto de fusão, as moléculas de água que moviam-se livremente no líquido, 
começam a ocupar posições fixas no espaço, em uma ordem tridimensional definida, 
cristalizando-se em gelo. A formação das rochas ígneas a partir de magmas é mais 
complicada, pois o magma é uma fusão com muitos componentes, cada um com seu 
ponto de fusão. Quando o magma se resfria a cristalização dos minerais começa 
quando seus pontos de fusão são alcançados. Em uma massa em fusão duas forças 
contrárias, que competem entre si, atuam sobre os átomos ou grupos de átomos: l) 
vibração térmica das partículas que tende a destruir qualquer núcleo de cristalização e 
2 - força de atração entre as partículas que tende a agregar os átomos ou grupos de 
átomos para formar núcleos de cristalização. Com o abaixamento da temperatura a 
vibração térmica das partículas diminui progressivamente até que o predomínio da 
atração entre as partículas é alcançado, permitindo, assim, o inicio da cristalização. 
Os princípios da cristalização a partir de vapor são basicamente os mesmos da 
cristalização a partir de solução e fusão, embora seja bem menos freqüentes que estes 
dois últimos processos. Com o resfriamento do gás, os átomos ou moléculas 
dissociadas são atraídos entre si, podendo passar diretamente para o estado sólido 
com

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