Estrutura Cristalina dos Metais

Estrutura Cristalina dos Metais

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Estrutura cristalina dos metais

Marcelo F. Moreira

1 ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

- Sólidos cristalinos: Uma substância pode ser considerada cristalina quando os átomos (ou moléculas) que a constitui estão dispostos segundo uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por milhões de vezes. (Ordem de longo alcance) Exemplos: Todos os metais e a maior parte das cerâmicas

- Sólidos amorfos ou não-cristalinos: Em geral, não apresentam regularidade na distribuição dos átomos e podem ser considerados como líquidos extremamente viscosos. Exemplos: Vidro, piche e vários polímeros

- Para avaliarmos o grau de repetição de um estrutura cristalina é necessário definirmos qual a unidade estrutural que esta sendo repetida, que é chamada de célula unitária. A principal característica da célula unitária é que esta apresenta a descrição completa da estrutura como um todo, incluindo a estequiometria.

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Marcelo F. Moreira

O arranjo mais estável dos átomos em um cristal será aquele que minimiza a energia livre por unidade de volume ou, em outras palavras:

preserva a neutralidade elétrica da ligação; satisfaz o caráter direcional das ligações covalentes;

minimiza as repulsões íon-íon e, além disso,

agrupa os átomos do modo mais compacto possível.

Distribuição de átomos no espaço e suas respectivas funções de probabilidade de se encontrar um átomo em função da distância - W(r)

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OS SETE SISTEMAS CRISTALINOS: São todas as formas de células unitárias possíveis que podem ser "empilhadas" e preencher totalmente o espaço tridimensional.

Sistema Lados e ângulos Geometria

CÚBICO lados: a = b = c ângulos: α = β = γ = 90°

TETRAGONAL lados: a = b ≠ c ângulos: α = β = γ = 90°

ORTORÔMBICO lados: a ≠ b ≠ c ângulos: α = β = γ = 90°

ROMBOÉDRICO lados: a = b = c ângulos: α = β = γ ≠ 90°

HEXAGONAL lados: a = b ≠ c ângulos:α = β = 90° γ = 120°

MONOCLÍNICO lados: a ≠ b ≠ c ângulos: α = γ = 90° ≠ β

TRICLÍNICO lados: a ≠ b ≠ c ângulos: α ≠ β ≠ γ ≠ 90°

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OS QUATORZE RETICULADOS CRISTALINOS DE BRAVAIS (Auguste Bravais cristalógrafo francês 1811-1863) - Representam as possibilidades de preenchimento dos sete reticulados cristalinos por átomos

NÚMERO DE COORDENAÇÃO: Representa o número de átomos mais próximos à um átomo de referência.

PARÂMETRO DO RETICULADO: Constitui uma relação matemática entre uma dimensão da célula e o raio atômico

FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO: É a relação entre o volume dos átomos no interior da célula unitária pelo volume total da célula

FEA

Volume dos átomos nointerior da célula

Volume total da célula =

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5 RETICULADOS CRISTALINOS MAIS IMPORTANTES:

- Exemplos de metais C: Ferro α (Fe), Cromo (Cr), Molibdênio (Mo), Tantâlo (Ta), e Tungstênio (W)

- N° de coordenação (que representa o n° de vizinhos mais próximos): 8

- N° de átomos no interior do reticulado: 2 (8 x 1/8 + 1)

- Fator de empacotamento atômico: 0,68 (68% do volume da célula é ocupado por átomos)

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6 CFC - CÚBICO DE FACES CENTRADAS

- Exemplos de metais CFC: Alumínio (Al), Cobre (Cu), Ouro (Au), Chumbo (Pb), Níquel (Ni), Platina (Pt), Prata (Ag)

- N° de coordenação: 12

- N° de átomos no interior do reticulado: 4 (8 x 1/8 + 6 x 1/2)

- Fator de empacotamento atômico: 0,74 (74% do volume da célula é ocupado por átomos)

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7 HC - HEXAGONAL COMPACTA

- Exemplos de metais HC: Cádmio (Cd), Cobalto (Co), Titânio α (Ti), Zinco (Zn), Magnésio (Mg)

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