2 Redes Cristal in As

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MATERIAIS DE CONSTRUO MECNICA II (EM307)2 Semestre

2005/06

2. Estruturas Cristalinas dos Materiais Cermicos

F. Jorge Lino Alves


2. Estruturas Cristalinas dos Materiais Cermicos2. Estruturas Cristalinas dos Materiais Cermicos

Cermicos so caracterizados por possurem: Ligaes Covalentes e Inicas

Equao de Pauling

% carcter inico= (1- e(-1/4)(XA XB )2

) (100%)XA,XB electronegatividades


Compostos inicos:

Metais so geralmente dadores de electres (caties)

No metais so aceitadores de electres (anies)

N de anies que rodeiam um catio N coordenao (NC)

cargas dos ies relaes de dimetros (rcatio/ranio)

Necessidade de abaixamento da energia do sistema

densidade (limitada pelo tamanhos dos ies)


1. Cloreto de Sdio (NaCl)

Na+

ClNeutralidade de cargas

Na+ ocupam os interstciosCl (cfc)

rNa +

rCl

= 0.1020.181

= 0.56 nm > 0.414 e < 0.732

m = (4Na+ 22.99g / mol) + (4Cl 35.45g /mol )

6.02 10 23 tomos (ies)/mol = 3.88 1022 g

% carcter inico = (1 - e(-1/4)(0.93 3.16)2

) 71%

NC=6

tomos dispostos nos cantos de um octaedro

DensidadeNa=22.99 g/molCl=35.45 g/mol

N tomosNa=1+12x1/4=4Cl=8x1/8+6x1/2=4

Massa da clula unitria do NaCl

a = 2(rNa + + RCl )a = 2(0.102nm + 0.181nm) = 0.566nm = 5.66 10 8 cm =

mV

= 3.88 1022

(5.66 10 8)3 = 2.14g / cm3

Volume da clula unitria=a3


Blenda Um tipo de tomos ocupa as posies CFC enquanto os restantes ocupam metade dos interstcios tetradricos.

Exemplos: ZnS, CdS, InAs, InSb, ZnSe

FluoriteOs caties ocupam as posies CFC. Os anies ficam dispostos nos 8 espaos tetradricos, ficando os restantes 4 espaos octadricos vazios.

Exemplos: UO2 (os produto da fisso podem ser acomodados nestes espaos), BaF2, AuAl2, PbMg2

Anti-FluoriteOs anies ocupam as posies CFC enquanto que os caties ocupam os espaos octadricos

Exemplos: Li2O, Na2O, Fe2O, K2O, Mg2Si


PerovskitesOs caties ocupam os cantos da clula CFC e os anies os centrosdas faces. No CaTiO3 o io de Ti4+ est no centro da clula, sendo rodeado por 6 O2.

Importante para os materiais piezoelctricosExemplos: BaTiO3 (acima de 120C que apresenta esta estrutura), SrTiO3, CaZrO3, SrZrO3, LaAlO3

EspinelasAB2O4A- io metlico +2 B- io metlico +3

Ies de oxignio formam uma rede CFC e A e B ocupam os espaos tetradricos e octadricos, dependendo do tipo de espinelaMateriais no metlicos magnticosExemplo: MgAl2O4

CorundumOs anies ficam nas posies da rede hexagonal, enquanto que os caties vo para os espaos octadricos (12), contudo tem que haver balano das cargas.Exemplos: Al3+, O2- (Al2O3) s dois teros dos espaos octadricos que podem estar ocupados pelos ies de alumnio.


Estruturas dos Silicatos

Tetraedros SiO44-

29.04

4 =

+

O

Si

rr

Devido ao io Si4+ ser fortemente carregado geram-se elevadas foras de ligao no tetraedro

so normalmente ligados pelos cantos

GrafiteLigaes fortemente covalentes nas camadas e fracas ligaes secundrias

Ligao Si-O 50% inica e 50% covalente

Zona tetradrica


Redes de Silicatos

SlicaQuando todos os vrtices dos tetraedros partilham os seus tomos com os tetraedros vizinhos, forma-se a slica. A slica cristalina existe em vrias formas polimrficas

QuartzoBaixo quartzo 573C e 867C e 1470C e

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