Estrutura cristalina

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Eleani Maria da Costa - DEM/PUCRS

ASSUNTO
3. Materiais cristalinos
-Estrutura cristalina: conceitos fundamentais,
célula unitária,
- Sistemas cristalinos,
- Polimorfismo e alotropia
- Direções e planos cristalográficos, anisotropia,
- Determinação das estruturas cristalinas por
difração de raios-x.
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Eleani Maria da Costa - DEM/PUCRS

ESTRUTURA CRISTALINA

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Eleani Mariada Costa - DEM/PUCRS

ARRANJAMENTO ATÔMICO
 Os materiais sólidos podem ser
classificados em cristalinos ou nãocristalinos de acordo com a regularidade na
qual os átomos ou íons se dispõem em
relação à seus vizinhos.
 Material cristalino é aquele no qual os
átomos encontram-se ordenados sobre
longas distâncias atômicas formando uma
estrutura tridimensional que se chama de
redecristalina
 Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns
polímeros formam estruturas cristalinas sob
condições normais de solidificação
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Eleani Maria da Costa - DEM/PUCRS

ARRANJAMENTO ATÔMICO
 Nos materiais não-cristalinos ou amorfos não
materiais
existe ordem de longo alcance na disposição dos
átomos – ordem de curto alcance.

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CÉLULA UNITÁRIA(unidade básica repetitiva da estrutura tridimensional)

 Consiste num pequeno grupos de átomos que
formam um modelo repetitivo ao longo da
estrutura tridimensional (analogia com elos
da corrente)
 A célula unitária é escolhida para
representar a simetria da estrutura
cristalina
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CÉLULA UNITÁRIA

(unidade básica repetitiva da estruturatridimensional)

Célula Unitária

Os átomos são representados como esferas rígidas
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ESTRUTURA CRISTALINA
DOS METAIS
 Como a ligação metálica é não-direcional não há
restrições quanto ao número e posições dos
vizinhos mais próximos.
 Então, a estrutura cristalina dos metais têm
geralmente um número grande de vizinhos e alto
empacotamento atômico.
Três são as estruturas cristalinas mais comuns em
metais: Cúbica de corpo centrado, cúbica de face
centrada e hexagonal compacta.
centrada
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SISTEMA CÚBICO
Os átomos podem ser agrupados dentro do
sistema cúbico em 3 diferentes tipos de
repetição




Cúbico simples
Cúbico de corpo centrado
Cúbico de face centrada
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SISTEMA CÚBICO SIMPLES

a

 Apenas 1/8 de cada átomo
cai dentro da célula unitária,
ou seja, a célula unitária
contém apenas 1 átomo.
 Essa é a razão que os metais
não cristalizam na estrutura
cúbica simples (devido ao
baixo empacotamento
atômico)

Parâmetro de rede
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NÚMERO DE COORDENAÇÃO
PARA CCC
 Número de coordenaçãocorresponde ao
número de átomos vizinhos mais próximos
 Para a estrutura cúbica simples o número de
coordenação é 6.

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RELAÇÃO ENTRE O RAIO ATÔMICO
(R) E O PARÂMETRO DE REDE (a)
PARA O SITEMA CÚBICO SIMPLES
 No sistema cúbico
simples os átomos se
tocam na face
 a= 2 R

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FATOR DE EMPACOTAMENTOATÔMICO PARA CÚBICO SIMPLES
Fator de empacotamento =

Número de átomos x Volume dos átomos
Volume da célula unitária

Vol. dos átomos = número de átomos x Vol. Esfera (4πR3/3)

Nro de átomos = 01
Vol. Da esfera (célula) = Vol. Cubo = a
 Fator de empacotamento =

3

4πR3/3
(2R) 3

O FATOR DE EMPACOTAMENTO PARA A EST. CÚBICA SIMPLES É O,52
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Eleani Maria da Costa - DEM/PUCRSEST. CÚBICA DE CORPO
CENTRADO


O PARÂMETRO DE REDE E O RAIO ATÔMICO ESTÃO
RELACIONADOS NESTE SISTEMA POR:

accc= 4R /(3)1/2

Filme

 Na est. ccc cada átomo dos vertices do cubo
é dividido com 8 células unitárias
 Já o átomo do centro pertence somente a
sua célula unitária.
 Cada átomo de uma estrutura ccc é cercado
por 8 átomos adjacentes
 Há 2 átomos por célula unitária...
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