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ESTRUTURA CRISTALINA
PROFª JANAÍNA ARAÚJO
1. CONCEITOS
Um material cristalino é aquele no qual os átomos
estão situados em um arranjo que se repete ou que
é periódico ao longo de grandes distâncias
atômicas;
Algumas propriedades dos sólidos dependem de
sua estrutura;
1. CONCEITOS
As estruturas cristalinas são formadas por unidades
básicas e repetitivas denominadas de Células
Unitárias
Célula Unitária - menor arranjo de átomos que pode
representar um sólido cristalino
Existem 7 sistemas cristalinos básicos que englobam
todas as substâncias cristalinas conhecidas
1. CONCEITOS
Esferas rígidas
Esferas reduzidas
Agregado de muitos átomos
2. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS (CFC)
Os átomos estão localizados nos vértices. a=b=c; α=β=g=90o
2. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS (CFC)
Cada átomo em um vértice é compartilhado por oito
células unitárias;
Para os metais, cada átomo possui o mesmo
número de vizinhos mais próximos ou de átomos em
contato.
3. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)
Os átomos estão localizados nos vértices e no centro do corpo.a=b≠c; α=β=g=90o
3. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)
Dois átomos estão associados a cada célula unitária
CCC;
Cada átomo central possui como vizinhos mais
próximos seus oito átomos localizados nos vértices
do cubo.
Sistema cristalino Parâmetro de rede e ângulo entre os eixos Estrutura cristalina
Cúbico Três eixos iguais em ângulo reto
Cúbica simples
Cúbica de corpo centrado
Cúbica de faces centradas
Tetragonal
Três eixos em ângulo reto, dois iguais Tetragonal simples
Tetragonal de corpo centrado
Ortorrômbico Três eixos desiguais em ângulo reto
Ortorrômbico simples
Ortorrômbico de corpo centrado
Ortorrômbico de bases centradas
Ortorrômbico de faces centradas
Romboédrico Três eixos iguais, ângulos iguais Romboédrico simples
Hexagonal Dois eixos iguais a 120, terceiro eixo a 90 Hexagonal simples
Monoclínico Três eixos desiguais, um ângulo diferente Monoclínico simples
Monoclínico de bases centradas
Triclínico Três eixos desiguais, ângulos desiguais Triclínico simples
4. ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA (HC)
Os átomos estão localizados nos vértices do corpo.a=b≠c; α=β=90°, g=120o
4. ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA (HC)
As faces superior e inferior são compostas por seis
átomos que formam hexágonos regulares;
O equivalente a seis átomos está contido em cada
célula unitária.
5. POLIMORFISMO E ALOTROPIA
Polimorfismo: metais e não-metais apresentam mais
de uma estrutura cristalina;
Alotropia: polimorfismo em sólidos elementares;
METALESTRUTURA NA
TEMP.AMBIENTE
EM OUTRASTEMPERATURAS
Ca CFC CCC (>4470C)
Co HC CFC (>4270C)
Hf HC CFC (>1.7420C)
Fe CCCCFC (912-1.3940C)
CCC (>1.3940C)
Li CCC HC (<-1930C)
Na CCC HC (<-2330C)
Sr CFC CCC (>5570C)
Tl HC CCC (>2340C)
Ti HC CCC (>8830C)
Y HC CCC (>1.4810C)
Zr HC CCC (>8720C)
6. DIREÇÕES E PLANOS EM CRISTAIS
Propriedades mecânicas x direções e planos:
Módulo de elasticidade: direções mais compactas -
maior módulo
Deformação plástica: deslizamento de planos (planos
compactos)
6.1. DIREÇÕES
Uma direção é dada pelas componentes do vetor que a
escreve no sistema ortogonal x,y,z, partindo da origem, até
o ponto (x,y,z);
A unidade de medida de cada eixo é função do parâmetro
de rede de cada eixo e assim, não representa valores reais
de distância;
6.1. DIREÇÕES
A notação empregada é [u v w] (entre colchetes) e
representa uma linha que vai da origem até um ponto de
coordenadas (u,v,w);
Os índices negativos são representados por uma barra
sobre os mesmos: [ūvw];
Quaisquer direções paralelas são equivalentes;
6.1. DIREÇÕES
Um vetor que passa na origem, em (1,1,1), em (2,2,2), e
em (3,3,3) pode ser identificado pela direção [111];
Em cristais, uma família de direções está associada a um
conjunto de direções com características equivalentes.
6.1. PLANOSPlano a ser determinado não pode passar pela origem
(0,0,0);Planos paralelos são equivalentes;Obtenção dos pontos de interceptação do plano com os
eixos x, y e z;Obtenção dos inversos das interceptações: h=1/a, k=1/b e
l=1/c;Obtenção do menor conjunto de números inteiros;Índices obtidos devem ser apresentados entre parênteses:
(hkl);
Determinação da estrutura cristalina - Os métodos de
difração medem diretamente a distância entre planos
paralelos de pontos da rede cristalina. Esta informação
é usada para determinar os parâmetros de rede de um
cristal. Os métodos de difração também medem os
ângulos entre os planos da rede. Estes são usados
para determinação dos ângulos interaxiais de um
cristal.
.
6.1. PLANOS
Deformação plástica - A deformação plástica (permanente) dos metais ocorre pelo deslizamento dos átomos, escorregando uns sobre os outros no cristal. Este deslizamento tende a acontecer preferencialmente ao longo de planos direções específicos do cristal.
Propriedades de transporte - Em certos materiais, a estrutura atômica em determinados planos causa o transporte de elétrons e/ou acelera a condução nestes planos, e, relativamente, reduz a velocidade em planos distantes destes.
6.1. PLANOS