Aula estrutura cristalina

Aula sobre estrutura cristalina

1. Instituto de Educação Superior da Paraíba Estrutura cristalina Prof : Dra. Rita de Cássia Alves Leal Cruz

2. INTRODUÇÃO As propriedades de alguns materiais estão diretamente relacionados com suas estruturas cristalinas. Isto é, a maneira como átomos, íons ou moléculas se organizam no espaço. Se esta ordem não existe o material é dito não-cristalino ou amorfo. Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

3. Qual a diferença entre o grafite e o diamante ? Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina Baixa dureza Condutor elétrico Estrutura hexagonal Elevada dureza Isolante elétrico Estrutura cubica

4. ESTRUTURA CRISTALINA Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina Cristalinos Não-cristalinos ou amorfos As estruturas podem ser classificadas de acordo com a regularidade na qual os átomos se dispõem em relação a seus vizinhos:

5. CRISTALINO OU AMORFO ? Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina • Denso, empacotamento regular As estruturas densas e regulares tendem a ter energias mais baixas • Pouco denso , irregular

6. CÉLULAS UNITÁRIAS São pequenas unidades que se repetem na estrutura cristalina; A célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina. Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina 6 Célula Unitária Os átomos são representados como esferas rígidas

7. SISTEMAS CRISTALINOS Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

8. REDES CRISTALINAS OU 14 REDES DE BRAVAIS Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina Cúbico (a=b=c e ===90°) Tetragonal (a=b  c e ===90°) ORTORRÔMBICO ( a bc e ===90°) MONOCLÍNICO (a bc e ==90° e 90°) TRICLÍNICO (a bc e 90°) HEXAGONAL (a1=a2=a3 c e ==90° e =120°) ROMBOÉDRICO (a=b=c e ==90°)

9. SISTEMA CÚBICO Os átomos podem ser agrupados dentro do sistema cúbico em 3 diferentes tipos de repetição Cúbico simples Cúbico de corpo centrado Cúbico de face centrada Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina Cúbico (a=b=c e ===90°)

10. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA SIMPLES - CS Um átomo em cada vértice do cubo Três arestas iguais e eixos perpendiculares Posições equivalentes em cada célula (a célula unitária é uma síntese da estrutura de todo o material) Fator de empacotamento baixo Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

11. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA SIMPLES - CS Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina Parâmetro da rede a 1/8 a = parâmetro da rede r = raio do átomo a = 2r Volume = a 3 = 8r 3 a CS = 2r

12. Fator de empacotamento Fator de empacotamento = N. volume dos átomos volume da célula unitária FE CS = 4 π r 3 /3 = 0,52 (2r) 3 52% =>apenas 52% do espaço está ocupado => explica o porque dos metais não se cristalizarem neste arranjo. Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

13. ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO - CCC Um átomo em cada vértice do cubo e um no centro; Todos os átomos são geometricamente equivalentes; Dois átomos por célula unitária (1 no centro e 8 1/8 nos vértices); Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

14. ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO - CCC Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina 1/8 de átomo 1 átomo inteiro Relação de “a” com “R”: (4R) 2 =a 2 + 2a 2 = 3a 2 a CCC = 4 R/  3

15. Fator de empacotamento Átomos por célula unitária: 2 FC = Índice de ocupação volumétrica: 0,68 Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

16. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS - CFC Um átomo em cada vértice da célula unitária, um no centro de cada face e nenhum no centro. 4 átomos por célula: 8 1/8 nos vértives e 6 metades no centro de cada face Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

17. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS - CFC Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina 1/8 de átomo 1/2 átomo Relação de “a” com “R”: (4R) 2 =2a 2 a CFC = 4R/ 2 ou a CFC = 2R 2

18. Fator de empacotamento Átomos por célula unitária: 4 FC = Índice de ocupação volumétrica: 0,74 Em metais ocorre mais cfc que a estrutura ccc Exemplos: Cu, Al, Pb, Ag, Ni, NaCl, Au, Fe-g (de 912ºC à 1394ºC) Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

19. Observações finais : fator de empacotamento é independente do tamanho do átomo se apenas um átomo está presente; em estruturas com 2 ou mais átomos os tamanhos relativos afetam o fator de empacotamento a estrutura cfc possui o maior fator de empacotamento possível para um metal puro => estrutura cúbica de empacotamento fechado ; Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

20. TABELA RESUMO PARA O SISTEMA CÚBICO Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina

21. Obrigada [email protected] Rita de Cássia Alves Leal Cruz – Estrutura Cristalina