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Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos Princípio de Ciências dos Materiais Prof.: Luciano H. de Almeida

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Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos

Princípio de Ciências dos Materiais

Prof.: Luciano H. de Almeida

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Estrutura Cristalina

� Porque estudar estrutura atômica?� Ligação atômica e as propriedades dos materiais

Ex.: Grafite e diamante

� Propriedades de materiais sólidos dependem do arranjo e do tipo de ligações atômicas

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� Estrutura atômica

� Átomos formados por núcleo e eletrosfera

� Modelos Bohr e Mecânico-ondulatório

Estrutura Cristalina

Callister, 7ª Edição, 2007

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� Configuração eletrônica �distribuição dos elétrons

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� Linhas � períodos

� Colunas � grupos

� Elementos do mesmo grupo �similar estrutura de valência � similar propriedades físicas e químicas

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� Elementos eletropsitivos � metais � doam elétrons

� Elementos eletronegativos � aceitam elétrons

� Eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima

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� Ligação atômica� Entendimento de propriedades físicas

� Ligação iônica� Ligação covalente �Ligações primarias� Ligação metálica

� Ligação de Van der Waals � Ligações secundarias

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� Ligação iônica� Materiais compostos de elementos metálicos e

não-metálicos� Configuração estável

Ex.: Cloreto de sódio (NaCl)

� Ligação não-direcional

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� Ligação iônica

� Forte energia de ligação� Materiais cerâmicos� Altas temperaturas de fusão� Duros e frágeis� Isolantes térmicos e elétricos

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� Ligação covalente� Compartilhamento de elétrons� Ligação direcional

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� Ligação covalente� Moléculas elementares � H2, Cl2� Moléculas CH4, H2O, HNO3

� Sólidos elementares C (diamante), Si e Ge� Compostos Sólidos SiC, GaAs� Ligações possíveis

8 – NN = elétrons de valência

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� Ligação covalente� Muito forte (diamante) ou muito fracas (bismuto)� Materiais poliméricos exibem esta ligação� Compostos orgânicos� Materiais exibem os dois tipos de ligação (iônica e

covalente

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� Ligação metálica� Metais e ligas� Elétrons de valência

livres (nuvem de elétrons)

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� Ligação metálica� Muito forte (W) ou muito fracas (Hg)� Elementos dos Grupos IA e IIA e todos o metais

elementares� Bons condutores de eletricidade e calor

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� Ligação de Van der Waals� Ligações fracas� Presentes em moléculas � Evidenciada nos gases inertes

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� Ligação de Van der Waals

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� Sólidos cristalinos� Periodicidade de longo alcance� Amorfo ou não-cristalino ausência de

regularidade de longo alcance� Diversos tipos de estruturas � Metais estrutura simples� Cerâmicas estruturas mais complexas� Rede � estrutura cristalina

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� Sólidos cristalinos� Cela unitária menor conjunto ordenado de átomos� Representa a estrutura cristalina do material

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� Estrutura cristalina metálica� Ligação metálica � não direcional � sem

restrições ao número de átomos vizinhos� Empacotamento denso de átomos� Estrutura cúbica de face centrada (CFC)aresta

a = 2R √2

R = raio atômico

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� Estrutura cristalina metálica� Número de coordenação� Fator de empacotamento

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� Estrutura cristalina metálica� Estrutura cúbica de corpo centrado (CCC)

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� Estrutura cristalina metálica� Estrutura hexagonal compacta (HC)

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Estrutura Cristalina

� Densidade teórica� Cálculo feito a partir da estrutura cristalina

n = nº de átomos em cada cela unitáriaA = peso atômicoVc = volume da celaNA = nº de Avogadro (9,02 x 1023 átomos/mol

ACN V

An =ρ

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� Polimorfismo e alotropia� Materiais com mais de uma estrutura cristalina� Estrutura depende tanto da temperatura quanto

pressão� Ferro CCC a temperatura ambiente � ferro CFC

a 912 ºC� Podem ocorrer mudanças de densidade e outras

propriedades

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