aula estrutura cristalina 2015

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  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    ESTRUTURAS CRISTALINAS

    Os materiais slidos podem ser classificados em cristalinos ou

    no-cristalinosde acordo com a regularidade na qual os tomos

    ou ons se dispem em relao seus vizinhos.

    Material cristalino aquele no qual os tomos encontram-se

    ordenados sobre longas distncias atmicas formando uma

    estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina

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    Todos os metais, muitas cermicas e alguns polmeros formam

    estruturas cristalinas sob condies normais de solidificao.

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    O Cristal Perfeito - Estrutura Cristalina Muitos materiais - metais, algumas cermicas, alguns

    polmeros - ao se solidificarem, se organizam numa rede

    geomtrica 3D - a rede cristalina.

    Descrio: rede + base

    Rede = estrutura geomtrica

    Base = distribuio dos

    tomos em cada ponto

    da rede.

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Estes materiais cristalinos, tm uma estrutura altamente

    organizada, em contraposio aos materiais amorfos, nos quais

    no h ordem de longo alcance.

    Cristal 1

    Cristal 2

    Fronteira

    Estrutura cristalina Estrutura amorfa

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    Nos Materiais No-Cristalinos ou Amorfosno existe ordem de

    longo alcance na disposio dos tomos.

    Ordenamento regular dos tomos Ordenamento somente a curtas distncias

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    As propriedades dos materiais slidos cristalinos depende da

    estrutura cristalina, ou seja, da maneira na qual os tomos,

    molculas ou ons esto espacialmente dispostos.

    H um nmero grande de diferentes estruturas cristalinas, desde

    estruturas simples exibidas pelos metais at estruturas maiscomplexas exibidas pelos cermicos e polmeros

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    Clula Unitria(unidade bsica repetitiva da estrutura tridimensional)

    Como a rede cristalina tem uma estrutura repetitiva, possvel

    descrev-la a partir de uma estrutura bsica, como um tijolo,

    que repetida por todo o espao.

    Clulas No-Unitrias

    Clula Unitria

    Menor tijolo que repetidoreproduz a rede cristalina

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Clula unitria:

    Unidade bsica estrutural, ou blocos de

    construo da estrutura cristalina do material.

    o menor nmero de tomos que representam

    a simetria de uma estrutura cristalina.

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    Os tomos so representados como esferas rgidas.

    Clula Unitria

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Retculo:

    Retculo significa uma matriz tridimensional de pontosque coincidem com as posies dos tomos (ou centros

    das esferas). Pontos do retculo

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    Sistemas Cristalinos

    Estes sistemas incluem tdas as possveis geometrias de diviso do

    espao por superfcies planas contnuas.

    Reticulado

    x, y, z = eixos

    a, b, c = comprimentos dasarestas

    , , = ngulos interaxiais

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    Os Sete Sistemas Cristalinos

    S existem 7 tipos de clulas unitrias que preenchem

    totalmente o espao.

    Cbicaa=b=c,

    Ortorrmbicaabc,

    Tetragonala=bc,

    Rombodricaa=b=c,

    Monoclnicaabc,

    Hexagonal*a=bc,

    Triclnicaabc,

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    As 14 Redes de Bravais

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    POLIMORFISMO OU ALOTROPIA

    Alguns metais e no-metais podem ter mais de uma estrutura cristalina

    dependendo da temperatura e presso. Esse fenmeno conhecido

    como polimorfismo.

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    ALOTROPIA DO FERRO

    ccc

    cfc

    ccc

    At 910C

    De 910-1394C

    De 1394C-PF

    Na temperatura ambiente, oFerro tm estrutura ccc,nmero de coordenao 8,

    fator de empacotamento de0,68 e um raio atmico de1,241.

    A 910C, o Ferro passa paraestrutura cfc, nmero decoordenao 12, fator deempacotamento de 0,74 e umraio atmico de 1,292.

    A 1394C o ferro passa

    novamente para ccc.

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

    Como a ligao metlica no-direcional no h

    restries quanto ao nmero e posies dos vizinhosmais prximos.

    Ento, a estrutura cristalina dos metais tm geralmente

    um nmero grande de vizinhos e alto empacotamento

    atmico.

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Trs so as estruturas cristalinas mais comuns em metais:

    Cbica de corpo centrado,

    cbica de face centrada e

    hexagonal compacta.

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Nmero de Coordenao:

    Nmero de tomos que tocam um tomo em particular. Ele indica

    quo prximos eles esto dentro de uma clula unitria.

    a) N.C. = 6

    b) N.C. = 8

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    SISTEMAS CBICOSEstrutura Cristalina Cbica Simples(CS)

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    RELAO ENTRE O RAIO ATMICO (R) E OPARMETRO DE REDE (a) PARA O SITEMACBICO SIMPLES

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    FATOR DE EMPACOTAMENTO ATMICO PARA

    CBICO SIMPLES

    Vol. dos tomos=nmero de tomos x Vol. Esfera (4

    R3/3)

    Vol. Da clula=Vol. Cubo = a3

    Fator de empacotamento = 4R3/3

    (2R) 3

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Estrutura Cristalina Cbica de Corpo Centrado (CCC) Na est. ccc cada tomo dos

    vertices do cubo dividido com 8

    clulas unitrias.

    J o tomo do centro pertence

    somente a sua clula unitria.

    H 2 tomos por clula unitria na

    estrutura ccc

    O Fe, Cr, W cristalizam em ccc

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    RELAO ENTRE O RAIO ATMICO (R) EO PARMETRO DE REDE (a) PARA OSITEMA CCC

    No sistema CCC os

    tomos se tocam ao

    longo da diagonal do

    cubo: (3)1/2

    .a=4Raccc= 4R/

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    FATOR DE EMPACOTAMENTO ATMICO PARA

    CBICO CORPO CENTRADO

    Vol. dos tomos=nmero de tomos x Vol. Esfera (4

    R3/3)

    Vol. Da clula=Vol. Cubo = a3

    Fator de empacotamento = 4R3/3

    (4R/ 3)3

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Estrutura Cristalina Cbica de Face Centrada (CFC)

    Na est. cfc cada tomo dos

    vertices do cubo dividido

    com 8 clulas unittias

    H 4 tomos por clula

    unitria na estrutura cfc

    o sistema mais comum

    encontrado nos metais (Al,

    Fe, Cu, Pb, Ag,

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    RELAO ENTRE O RAIO ATMICO (R) EO PARMETRO DE REDE (a) PARA OSITEMA CFC

    4 tomos/c.u. N. C. = 12

    F.E. A. = 0.74

    Al, Cu, Au, Pb, Ni, Pt, Ag

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    Estrutura Hexagonal Compacta (HC)

    Cada tomo tangencia 3 tomos

    da camada de cima, 6 tomos no

    seu prprio plano e 3 na camada

    de baixo do seu plano.

    O nmero de coordenao para aestrutura HC 12 e, portanto, o

    fator de empacotamento o

    mesmo da cfc, ou seja, 0,74.

    Relao entre R e a:

    a= 2R

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    CLCULO DA DENSIDADE

    O conhecimento da estrutura cristalina permite o clculo da

    densidade ():

    = nA

    VcNA

    n= nmero de tomos da clula unitria

    A= peso atmico

    Vc= Volume da clula unitria

    NA= Nmero de Avogadro (6,02 x 1023tomos/mol)

  • 7/23/2019 Aula Estrutura Cristalina 2015

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    RESUMO

    Estrutura Cristalina Relao entre tamanho da aresta,a,e o raio atmico r.

    Cbica de simples (CS) a = 2r

    Cbica de corpo centrada (CCC) a =

    Cbica de face centrada (CFC) a = 2r2

    4R/ 3

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