Pratica experimental

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UNIVERSIDADE FEREDAL RURAL DE PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DE SERRA TALHADA
Profa.: Andréa Monteiro - Química Física 1

ALUNO (A):________________________________________________

PRÁTICA 1: Crescimento de um Cristal de Alúmen
Introdução
Um dos primeiros cientistas a empregar os raios–X no estudo de estruturas
cristalinas, W. H. Bragg, era fascinado pelos padrões ordenados dos átomos,revelados
por suas investigações. Ele expressou isto em 1901 assim:
“As moléculas estão presas em estruturas cristalinas quando ligações são feitas
em pontos suficientes, e o todo possui a estabilidade de uma estrutura de engenharia”.
Cristais naturais sempre fascinaram o homem, sejam eles pedras preciosas, tais
como diamantes ou rubis, ou simplesmente como belos flocos de neves. Atualmente éreconhecido, como Bragg o fez, que as formas regulares de cristais bem formados
refletem o ordenamento tridimensional de átomos, íons ou moléculas que constituem a
rede cristalina.
Cristais perfeitos, nos quais o padrão repetido da rede é completamente uniforme
através do sólido, são extremamente raros. Isto não é de surpreender enquanto se
considerar que um cristal é formado tipicamente apartir de um líquido (uma solução ou
um sólido fundido) ou um gás, em que partículas estão aleatoriamente distribuídas, e a
ausência completa de quaisquer impurezas (que possam atrapalhar a cristalização) é
para todos os fins (quase) impossível de garantir.
Para iniciar o crescimento de um cristal, um pequeno agrupamento de partículas
precisa formar um padrão altamente ordenado. Este processo échamado nucleação e
pode ocorrer espontaneamente quando partículas de uma substância pura colidem com
orientação apropriada e energia cinética suficientemente baixa para permitir o
estabelecimento de atrações inter-particulares “permanentes”, ao invés de colisões mais
fortes com separação posterior. Outra forma de se iniciar a nucleação é através de algum
material estranho, usado parafornecer a superfície sobre a qual as partículas podem
adsorver em orientações adequadas para um crescimento contínuo do cristal. A
nucleação de flocos de neve, por exemplo, freqüentemente envolve uma partícula de
poeira como centro de adsorção para moléculas de água. Da mesma forma, um cordão
suspenso em uma solução super–saturada de um sal, pode atuar como sítio de nucleação
quando íons adsorvemem suas fibras.
Os minúsculos microcristais podem, inicialmente, ser perfeitamente ordenados,
mas o crescimento geralmente introduz imperfeições. Com o crescimento do cristal as
superfícies para adição de mais partículas tornam-se continuamente maiores, requerendo
assim, uma disponibilidade cada vez maior de partículas com orientações apropriadas.

Quando cristais moleculares crescem apartir do líquido puro (quando a água
pura congela, por exemplo) ou gás (formação de cristais de iodo a partir do vapor), não
existem problemas com imperfeições por partículas estranhas. Porém, é bastante
improvável que taxas de crescimento uniforme sobre todas as superfícies continuem
indefinidamente.
Crescimento não uniforme pode resultar em imperfeições cristalinas. Cristais
crescidos apartir de misturas, tais como soluções salinas ou líquidos impuros, podem
conter imperfeições químicas de partículas estranhas presas na rede cristalina além das
imperfeições físicas resultantes de padrões de crescimento irregular.
O crescimento de cristais perfeitos, ou de cristais contendo imperfeições
intencionais, é um aspecto importante da moderna tecnologia do estado sólido.
Diamantessintéticos são formados para uso em perfuradoras; cristais de cloreto de
sódio são produzidos para uso em sistemas ópticos de Espectrofotômetros de
Infravermelho; e cristais dopados de silício e germânio (contendo defeitos intencionais
de substituição na rede cristalina) são preparados para equipamentos de eletrônica do
estado sólido.
Nesta primeira aula prática da disciplina de química física 1...
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