Estudo de caso 1 Difração Raios-X

Estudo de caso 1 Difração Raios-X

(Parte 1 de 2)

DE MATERIAIS PMI-2201 por Prof. Dr. Henrique Kahnpor Prof. Dr. Henrique Kahn

AMORFO (desordenado) CRISTALINOCRISTALINO (ordenado)(ordenado)

•Corpo sólido com átomos dispostos em um arranjo tridimensional regular que se repete indefinidamente no espaço.

cristal de quartzo, ametista superfície de cristal de grafita

•Menor conjunto de átomos que se transladado no espaço gera uma estrutura infinita (retículo cristalino). Este conjunto de átomos, menor unidade do retículo cristalino, pode ser traduzido por um paralelepípedo:

•eixos = x, y, z •parâmetros = a, b, c

• ângulos

•α= y ∧z •β= x ∧z

•γ= x ∧y

GRAFITA, CFLUORITA, CaF2 Ca

Retículos de Bravais SISTEMA Nº símbolos

Restrições quanto aos parâmetros da cela unitária

CÚBICO 3 P, I, F a = b = c α = β = γ = 90º

TETRAGONAL 2 P, I a = b ≠ c α = β = γ = 90º

ORTORRÔMBICO 4 P, C, I, F a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90º

HEXAGONAL 1 P a = b ≠ c α = β = 90º e γ = 120º

TRIGONAL 1 R a = b = c α = β = γ < 120, ≠ 90º

MONOCLÍNICO 2 P, C a ≠ b ≠ c α = γ = 90º ≠ β

TRICLÍNICO 1 P a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ

Definem a orientação de um plano no retículo cristalino, sendo também adotado para notação de faces em um cristal.

Plano Intersecção Recíproco multip. Índices de a b c Miller

Os índices correspondem ao recíproco da intersecção do plano com os eixos de coordenação (a, b, c ) do retículo cristalino.

O primeiro dígito refere-se ao eixo “a”, o segundo ao eixo “b”e o terceiro ao eixo “c”. A notação genérica adotada é(hkl)

Exemplos:

ab c

•Difração éum fenômeno de interferência •Ondas eletromagnéticas interagem com um objeto

•Exemplo simples : difração óptica

Se ao invés de se ter somente duas fendas existirem um grande número de fendas, a posição do primeiro máximo se mantém a mesma e os picos vão ficando mais estreitos.

feixe de raios X “monocromático”, de determinado comprimento de onda (λ) incide sobre um cristal a um ângulo θ (ângulo de Bragg)

Cada átomo atua como uma fonte pontual, com os raios X sendo espalhados coerentemente (espalhamento elástico, sem perda de energia)

A difração de raios X ocorre de acordo com a lei de Bragg

n λ= 2 d senθ θ:ângulo entre o feixe incidente e planos do cristal, d: distânciainterplanarentre os planos de átomos e n: ordem de difração.

CsCl

Os ângulos difratados trazem informações relativas ao retículo cristalino;

Como a estrutura de um determinado composto éúnica o seu padrão difratométrico também é único Î IDENTIFICAIDENTIFICAÇÇÃOÃO

As intensidades relativas trazem informações sobre a estrutura do cristal;

•éuma das principais ferramentas para a identificação das fases presentes em materiais cristalinos

•sua aplicação é de fundamental importância no estudo de substâncias cristalinas em geral

identificação de fases cristalinas; análise quantitativa das fases presentes;

cálculo das dimensões da cela unitária;

determinação da cristalinidade;

avaliação do tamanho dos cristalitos;

análises sob atmosfera controladatemperatura (-196 a 1500ºC),pressão parcial de gasesumidade outras aplicações em caracterização de materiais:orientação de cristais ou textura;tensão residualfilmes finos.

Filme fotográfico com registro de difração de 0 a 180ºCâmara de póde Debye-Scherrer

INSTRUMENTAÇÃO X´Pert MPD Philips

amostra detector tubo goniômetro

goniômetro horizontalgoniômetro horizontal

Gráfico de intensidade difratada versusângulo 2θ (ou d), com os picos de difração destacando-se do background (ou linha de base).

Cada substância cristalina apresenta um padrão difratométrico distinto.

Cada estrutura cristalina apresenta sempre o mesmo padrão.

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