Ciências dos Materiais

ESTRUTURA CRISTALINA

•Conceitos fundamentais
Material cristalino: é aquele em que seus átomos estão posicionados em um arranjo repetitivo ou periódico ao longo de grandes distâncias atômicas;
Estrutura cristalina: forma pela qual os átomos, íons ou moléculas do material estão espacialmente arranjados.

Rede cristalina: um arranjo tridimensional de pontos que coincidem com as posições dos átomos, íons ou moléculas centrais do material.

Células unitárias: é a menor estrutura repetitiva da rede ou estrutura cristalina e define a estrutura cristalina em termos de sua geometria

Ordem de longo alcance:

Materiais cristalinos Arranjo especial de átomos que se estende por longas distâncias (~>100nm)

Estrutura Cristalina
Célula unitária

Rede Cristalina

Estrutura cristalina de metais

Tipos mais comuns:

Cúbica de Face Centrada (CFC)

ex: Al, Cu, Au, Pb, Ni, Pt, Ag
Cúbica de Corpo Centrado (CCC)

ex: Cr, W, Fe (), Ta, Mo
Hexagonal Compacta (HC)

ex: Zn, Cd, Mg, Ti

Parâmetros Avaliados
Número de Coordenação - Número de vizinhos mais próximos
Número de átomos em uma célula unitária
Parâmetro de rede – Relação entre os parâmetros das células unitárias e os raios atômicos.
Fator de Empacotamento Atômico - FEA=

Densidade verdadeira ( )do sólido

ρ=

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑚 𝑢𝑚𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎

nA
VC NA

n = nº átomos em cada célula unitária A = peso atômico
Vc = volume da célula unitária
NA = nº de Avogadro

No Coordenação – NC: número de vizinhos mais próximos de um dado átomo em uma dada estrutura espacial.

Exemplo: Calcule a razão mínima para um numero de coordenação de 8

Cúbica de Face Centrada (CFC)

Número de Coordenação - 12
Nátomos/célula unitária = 4 átomos/célula unitária
Parâmetro de rede = a = 2R√2
FEA= 0,74

Cúbica de Corpo Centrado (CFC)

Número de Coordenação - 8

Nátomos/célula unitária = 2 átomos/célula unitária
Parâmetro de rede = a = 4R√3
FEA= 0,68

a√3 a R a