Fator atonmico de empacotamento

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ESTRUTURA CRISTALINA

ARRANJAMENTO ATÔMICO
Por que estudar? • As propriedades de alguns materiais estão diretamente associadas à sua estrutura cristalina (ex: magnésio e berílio que têm a mesma estrutura se deformam muito menos que ouro e prata que têm outra estrutura cristalina) • Explica a diferença significativa nas propriedades de materiais cristalinos e não cristalinos de mesmacomposição (materiais cerâmicos e poliméricos não-cristalinos tendem a ser opticamente transparentes enquanto cristalinos não)

ARRANJAMENTO ATÔMICO
• Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade na qual os átomos ou íons se dispõem em relação aos seus vizinhos. • Material cristalino é aquele no qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas formandouma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina • Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros formam estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação

ARRANJAMENTO ATÔMICO
• Nos materiais não-cristalinos ou amorfos não existe ordem de longo alcance na disposição dos átomos • As propriedades dos materiais sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina, ouseja, da maneira na qual os átomos, moléculas ou íons estão espacialmente dispostos. • Há um grande número de diferentes estruturas cristalinas, desde estruturas simples exibidas pelos metais até estruturas mais complexas exibidas pelos cerâmicos e polímeros.

CÉLULA UNITÁRIA
(unidade básica repetitiva da estrutura tridimensional)

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

CÉLULA UNITÁRIA
(unidade básica repetitiva da estrutura tridimensional)

Célula Unitária

Os átomos são representados como esferas rígidas

• Como a ligação metálica é não-direcional não há restrições quanto ao número eposição 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. compacta

ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

SISTEMA CÚBICO
Os átomos podem ser agrupados dentro do sistemacúbico em 3 diferentes tipos de repetição – Cúbico simples – Cúbico de corpo centrado – Cúbico de face centrada

SISTEMA CÚBICO SIMPLES
• 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

NÚMERO DECOORDENAÇÃO PARA CCC
Número de coordenação corresponde ao número de átomos vizinhos mais próximos Para a estrutura cúbica simples o número de coordenação é 6.

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

FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO PARA CÚBICO SIMPLES
Fator de empacotamento= Número deátomos x Volume dos átomos Volume da célula unitária Vol. dos átomos=número de átomos x Vol. Esfera (4πR3/3) Vol. Da célula=Vol. Cubo = a • Fator de empacotamento =

3

4πR3/3 (2R) 3

O FATOR DE EMPACOTAMENTO PARA A EST. CÚBICA SIMPLES É O,52

EST. CÚBICA DE CORPO CENTRADO
• O PARÂMETRO DE REDE E O RAIO ATÔMICO ESTÃO RELACIONADOS NESTE SISTEMA POR:

accc= 4R /(3)1/2 • • • Na est. ccc cadaátomo dos vértices 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/célula unitária na estrutura ccc O Fe(α), Cr, W, V, Nb, Mo cristalizam em ccc.

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RELAÇÃO ENTRE O RAIO ATÔMICO (R) E O PARÂMETRO DE REDE (a) PARA O SITEMA CCC
• No sistema CCC...
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