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