MATERIAIS CERÂMICOS

Prof. Dr: Anael Krelling

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•São compostos formados por elementos metálicos e não-metálicos

•Ligação atômica de natureza iônica (os átomos do elemento metálico perdem

facilmente seus elétrons de valência para os átomos não-metálicos)

•Em vez de átomos, são compostas por íons

•Íons metálicos (cátions)

•Íons não-metálicos (ânions)

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NÚMERO DE COORDENAÇÃO

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EFEITO DA CARGA DOS ÍONS

Essas considerações que permitem estimar as possíveis estruturas são

aproximadas já que os átomos não são esferas, como estão sendo considerados

aqui, as ligações tem um percentual de covalência, que causa certa

direcionalidade estrutural, afetando o número de coordenação..

Outro fator importante é a carga de cada íon: O número de anions e de

cátions dentro de cada célula unitária deve ser proporcional ao indicado na

fórmula química do composto, para manter a eletroneutralidade.

Essa exigência coloca uma limitação no posicionamento dos íons na

estrutura.

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FATORES QUE INTERFEREM NO SISTEMA CRISTALINO DOS SÓLIDOS IÔNICOS

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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion

Tipo Sal de rocha: NaCl:

RNa / RCl =1,02/1,81 = 0,5635

NC=6

Desta forma ânions acupam

posições equivalentes à uma rede

CFC e os cátions os interstícios

octaédricos

Outros cerâmicos desse grupo:

KCl, LiF, KBR, MgO, CaO, SrO,

BaO, CdO, VO, MnO, FeO,

NiO,MnS, e muitos outros

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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion

Tipo cloreto de césio:

CsCl: RCs/RCl = 1,70/1,81= 0,939

NC=8

Assim, ânions estão nos vértices

do cubo e cátions no interstício

octaédrico central

Outros cerâmicos: CsBr , CsI

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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion

Tipo Blenda de Zinco:

ZnS RZn/RS= 0,75/1,84= 0,407

NC=4

Desta forma ânions formam uma

estrutura CFC e os cátions

ocupam 4 interstícios tetraédricos.

Outros cerâmicos desse grupo

BeO, SiC, ZnTe Estruturas com

forte caráter covalente.

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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX2 A- cátion X- ânion

Tipo Fluorita (CaF2):

RCa/RF = 1,00/1,33 =0,75 NC=8

Logo ânions nos vértices do cuboe cátions no interstício central.

Como os cátions tem o dobro dacarga dos ânions (valência 2contra 1) somente metade dosinterstícios centrais estãoocupados, para manter aeletroneutralidade.

Outros cerâmicos desse grupo:ThO2, UO2, CeO2 ZrO2 (em altastemperaturas) HfO2 PuO2 .

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Estruturas cristalinas binárias: Tipo A2X A- cátion X- ânion

Tipo anti-fluorita: A ligação entre Li+, Na+, K+, combinado com

O-2 e S-2 formam compostos A2X .

Mesma estrutura do grupo da fluorita mas com as posições

entre o cátion e os ânions invertidas

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Estruturas cristalinas ternárias: Tipo AmBn Xp A- cátion B- cátion X- ânion

(perovskita)

Estruturas cerâmicas podem ter

mais de um tipo de cátion, como

o titanato de Bário (BaTiO3)

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Exemplo:Estruturas Cristalinas

Com base no raio iônico, mas considerando também a eletroneutralidade docomposto e a direcionalidade das ligações químicas, que estruturas cristalinas sãoesperadas para o CsBr? RCs+= 1,70A, RBr-=1,96A

Resposta: O composto é do tipo AX, ou seja, um cátion para um ânion

Para o CsBr: RCs+/RBr- = 1,70 A / 1,96 A = 0,867. NC=8. Logo a estrutura será tipocloreto de césio (CsCl)

O que acontece com o FeO?

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IMPERFEIÇÕES NAS CERÂMICAS

•Intersticial para o cátion;

•Intersticial para o ânion;

•Lacuna para o cátion;

•Lacuna para o ânion.

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IMPUREZAS NAS CERÂMICAS

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PROPRIEDADES

•Elevada dureza;

•Fratura frágil;

•Estabilidade dimensional;

•Isolantes térmicos;

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Óxido de Alumínio

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Óxido de Alumínio

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