Quimica e sustentabilidade

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Estruturas cristalinas

1 Alotropia do ferro puro
Ferro  metal alotrópico  apresenta mais de uma estrutura cristalina de acordo com a temperatura.
Solidificação: 1538oC  estrutura cristalina cúbica de corpo centrado  ferro- ou fase- (ferrita-).
1394oC  mudança de fase  átomos de Fe sofrem um rearranjo para uma estrutura cúbica de face centrada  ferro- ou fase- (austenita).912oC  volta a ccc (cúbica de corpo centrado)  ferro- ou fase- (ferrita). Abaixo de 786oC (ponto Curie)  comportamento magnético.
Estas diversas transformações fazem com que os aços apresentem-se com uma classe de materiais extremamente versáteis atendendo a um grande espectro de propriedades mecânicas.
2 Reticulado cristalino
Reticulado cristalino é uma rede de pontos que se prolongainfinitamente nas três direções do espaço (ver Figura 1).

Figura 1 - Representação de uma rede de pontos que serve de base para o estudo das estruturas cristalinas.
Geometria da rede espacial pode ser caracterizada por três vetores.
Comprimento dos vetores  a, b, c
Ângulo entre vetores  , , 
O comprimento e o ângulo entre os vetores representam as constantes de rede, as quais nos permitemdefinir exatamente como os pontos se distribuem no espaço.
3 Estrutura cristalina
Nada mais é do que uma rede de pontos regularmente espaçados com uma distribuição regular dos átomos.
Materiais cristalinos são aqueles que possuem uma distribuição característica e regular dos seus átomos. Devido a esta regularidade, a estrutura cristalina de um material não precisa ser representada por todos osseus átomos, mas por apenas um conjunto de átomos que possam definir a sua distribuição no espaço. A esta pequena porção do reticulado cristalino que tem a propriedade de representar todo o cristal chamamos de célula unitária.
Célula unitária  associada a uma figura geométrica e a distribuição característica dos átomos.
Existem apenas sete figuras geométricas  representam sete sistemascristalinos, que por sua vez irão formar quatorze distribuições características dos átomos, produzindo quatorze estruturas cristalinas (ver Tabela 1).
Tabela 1 - Classificação das estruturas cristalinas dentro dos sistemas cristalinos.
Sistema cristalino Parâmetro de rede e ângulo entre os eixos Estrutura cristalina
Cúbico Três eixos iguais em ângulo reto Cúbica simples
a=b=c, ===90 Cúbica decorpo centrado
Cúbica de faces centradas
Tetragonal Três eixos em ângulo reto, dois iguais Tetragonal simples
a=bc, ===90 Tetragonal de corpo centrado
Ortorrômbico Três eixos desiguais em ângulo reto Ortorrômbico simples
abc, ===90 Ortorrômbico de corpo centrado
Ortorrômbico de bases centradas
Ortorrômbico de faces centradas
Romboédrico Três eixos iguais, ângulos iguaisRomboédrico simples
a=b=c, ==90
Hexagonal Dois eixos iguais a 120, terceiro eixo a 90 Hexagonal simples
a=bc, ==90, =90
Monoclínico Três eixos desiguais, um ângulo diferente Monoclínico simples
abc, ==90, 90 Monoclínico de bases centradas
Triclínico Três eixos desiguais, ângulos desiguais Triclínico simples
abc, 90



Figura 2 – Estruturas cristalinas.Sistemas cristalinos mais importantes  Sistema cúbico e tetragonal.
Estruturas cristalinas mais importantes  cúbica de corpo centrado, cúbico de face centrada e tetragonal de corpo centrado (ver Figura 3).
Sistema cristalino  cúbico
Estrutura cristalina  cúbica de corpo centrado (ccc) e cúbica de face centrada (cfc).
Sistema cristalino  tetragonal
Estrutura cristalina  tetragonal decorpo centrado

Figura 3 - Representação esquemática das células unitárias das estruturas cúbica de corpo centrado, cúbica de faces centradas e tetragonal de corpo centrado.
3.1 Parâmetros característicos
- Medidas características dos vetores  parâmetros de rede
- Número de átomos por célula unitária
- Número de vizinhos que cada átomo possui  número de coordenação
- Relação entre o...
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