Aula 02 – Estrutura Cristalina

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http://professores.chapeco.ifsc.edu.br/keli

Material para a aula:

•Estruturas cristalinas de isopor

•Imã

•Pedaço de ferro

•Alumínio

•Pedra de cromo

Fazer o teste com o imã e correlacionar com a estrutura cristalina

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Por quê estudar?

As propriedades de alguns materiais estão diretamente associadas à sua estrutura cristalina.

“ESTRUTURA LEVA A PROPRIEDADES”

ARRANJAMENTO ATÔMICO: é a distribuição espacial dos átomos, ou seja, é a maneira com que os átomos estão arranjados espacialmente.

Os átomos podem estar dispostos (ARRANJADOS) de forma:

ORGANIZADA, formando um sólido CRISTALINO

ALEATÓRIA, formando um sólido NÃO-CRISTALINO ou AMORFO.

Desta forma os sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade segundo o qual os átomos estão arranjados (arranjamento atômico) em:

Sólido CRISTALINO

Sólido NÃO-CRISTALINO ou AMORFO

O material ser ou não cristalino explica a diferença significativa nas propriedades de materiais de mesma composição química.

Ex.:cerâmicas e polímeros não-cristalinos tendem a ser opticamente transparentes, enquanto na forma cristalina tendem a ser opacos.

SÓLIDO NÃO-CRISTALINOS ou AMORFO

Nos sólidos não-cristalinos ou amorfossólidos não-cristalinos ou amorfos não existe ordem de longo alcance na disposição dos átomos

SÓLIDO CRISTALINOSólido cristalinoSólido cristalino é aquele no qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas formando uma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina. Isto é, existe uma ordenação de grande alcance tal que na solidificação, os átomos se posicionarão entre si num modo tridimensional repetitivo.

SÓLIDOS CRISTALINOSOs sólidos cristalinos são formado por células unitárias que se repetem em longas distâncias formando um retículo cristalino.Video: Estrutura Cristalina parte01

SÓLIDOS CRISTALINOSSão três as células unitárias mais comuns em metais: cúbica de corpo centrado (CCC), cúbica de face centrada (CFC) e hexagonal compacta (HC).

Célula Unitária (unidade básica repetitiva da estrutura tridimensional)

Estruturas Cristalinas são formadas por unidades básicas e repetitivas denominadas de Células Unitárias;

Célula unitária: é o menor agrupamento de átomos representativo de uma determinada estrutura cristalina específica;

Célula Unitária - menor arranjo de átomos que pode representar um sólido cristalino

A célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina;

Vídeo - Description CC, CFC, CS

EST. CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)Metais que se solidificam na forma CCC: •Ferro à temperatura ambiente (Fe)•Cromo (Cr)•Lítio (Li)•Molibdênio (Mo)•Tântalo (Ta) •Tungstênio (W)•Vanádio (V)

Metais, ou ligas metáticas que se solificam na forma CCC pegam imã.

EST. CÚBICA DE FACE CENTRADA (CFC)Metais que se solidificam na forma CFC: •Cobre (Cu)•Alumínio (Al)•Prata (Ag)•Ouro (Au)•Chumbo (Pb)•Níquel (Ni)•Platina (Pt)

Metais, ou ligas metálicas, que se solificam na forma CFC não pegam imã e são mais dúcteis que os metais, ou ligas, que se solidificam na forma CCC.

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EST. HEXAGONAL COMPACTA (HC)Metais que se solidificam na forma HC: •Cádmio(Cd)•Magnésio (Mg)•Titânio (Ti)•Zinco (Zn) •Cobalto (Co)

5. Contorno de grãoEm um material real, não existe uma estrutura

cristalina com uma única orientação.

Observando-se a orientação da estrutura de um material constata-se que ela é subdividida em um grande número de zonas, cada uma delas com uma orientação diferente, isto é, cada uma das zonas forma um cristal independente.

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5. Contorno de grão

Contorno de grãoEstes cristais que possuem uma orientação

particular são chamados de grãos.Todos os grãos de uma mesma fase do material

possuem a mesma estrutura cristalina, diferindo somente na orientação.

Contorno de grão

Grão

Monocristais são materiais para os quais a ordem atômica se estende ininterruptamente ao longo da totalidade da amostra.

Monocristais: um grão

Policristais: constitui a grande maioria dos materiais.

Policristais: compostos por muitos grãos.

POLIMORFISMO OU ALOTROPIA

Vídeo: polimorfismo

Poli = muitasMorphos = formas

Polimorfismo = várias formas

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POLIMORFISMO OU ALOTROPIA

Alguns elementos químicos podem ter mais de uma estrutura cristalina dependendo da temperatura e pressão ao o qual estão. Esse fenômeno é conhecido como polimorfismo.

Geralmente as transformações polimorficas são acompanhadas de mudanças na densidade e de outras propriedades físicas.

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Exemplos de materiais que exibem POLIMORFISMO

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Carbono

•Grafite: estável nas condições ambientes•Diamante: formado por pressões extremamente altas.

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CCC

CFC

CCC

0 até 910°C

De 910-1394°C

Acima de 1394°C

Ferro

FASE (CCC)• Existe a partir de 883ºC• É dura

FASE (HC)• Existe de 0 até 883ºC• É mole

Titânio