Ciência e Tecnologia dos Materiais - Estrutura dos Materiais - Metais

Páginas: 17 (4134 palavras) Publicado: 23 de outubro de 2013
Ciências e Tecnologia dos Materiais
ECT1401

Prof. Dr. Jorge Pereira (Joca)
jocabuzo@gmail.com

Estrutura dos Materiais: arranjos
atômicos e iônicos

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Tópicos abordados nesta aula



Como os átomos estão agrupados dentro de
estruturas solidas ? (foco inicial nos metais)



Quando as propriedades dos materiais variamcom a orientação da amostra ?

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Estrutura dos materiais
As propriedades dos materiais estão diretamente relacionadas às suas
estruturas cristalinas.
Explica a diferença significativa nas propriedades de materiais cristalinos e
não cristalinos de mesma composição.
Explicação para:
– Magnésio e berílio que têm a mesma estruturase deformarem muito
menos que ouro e prata que têm outra estrutura cristalina.
– Materiais cerâmicos e poliméricos não-cristalinos tenderem a ser
opticamente transparentes enquanto cristalinos não.

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Energia e Arranjo atômico
• Não denso, Arranjo aleatório

Energia

Energia típica
de ligação
• Denso, Arranjo ordenadoDistância típica
entre átomos vizinhos
r

Energia
Distância típica
entre átomos vizinhos
Energia típica
de ligação

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

r

Materiais e Arranjo Estrutural
Materiais Cristalinos ...

• Átomos arranjados de forma periódica, ordem em 3D
• Típico de:

- metais
- muitas cerâmicas
- alguns polímeros

SiO2 cristalino

MateriaisNão-cristalinos ...

• Átomos não estão arranjados de forma periódica
• Ocorre para:

- Estruturas complexas
- Resfriamento rápido

"Amorfo" = Não-cristalino

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

SiO2 não-cristalino

Silício

Oxigênio

Estruturas Cristalinas
• Muitos materiais, metais, algumas cerâmicas e alguns polímeros, ao
solidificarem, apresentam seusátomos organizados de uma forma
tridimensional, conhecida como rede cristalina.
• A organização ou regularidade, determina uma periodicidade
espacial da distribuição atômica, isto é, depois de um certo
intervalo espacial, a disposição dos átomos se repete.
• Um sólido que apresenta ordenamento ou periodicidade na
distribuição atômica de seus átomos é dito cristalino. Quando esta
periodicidadenão existe, o material é dito amorfo.

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Arranjo Periódico
• Cristal ideal

– Construído por intermédio de uma repetição infinita de unidades
estruturais idênticas no espaço.
“Os átomos que constituem um sólido podem oscilar em torno de sua
posição de equilíbrio, mas não são livres para migrar num raio maior que seu
próprio raioatômico.”

• Tipos de arranjos atômicos
– Sem ordem
– Ordem de curto alcance
– Ordem de longo alcance

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Arranjo Periódico
• Sem ordem:

– Os átomos preenchem aleatoriamente o espaço no
qual o material está confinado. Este tipo de estado é
denominado estado gasoso. Ex: Ar, N, He, ...

• Ordenamento de curto alcance:

– Oordenamento dos átomos se estende até os vizinhos
mais próximos. Ex: Vidros (SiO2), quatro átomos de
oxigênio são ligados covalentemente a um átomo de
silício, formando a sílica

• Ordenamento de longo-alcance:

– O arranjo atômico se estende através de todo o
material;
– Os átomos formam um padrão regular, repetitivo,
como grades ou redes. Ex: Supercondutores, metais,
muitas cerâmicas ealguns poucos polímeros.

II - Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

Ordem atômica vs Alcance
• Amorfos

– Ordem atômica de curto alcance

• Policristalino

– Ordem atômica de longo alcance
– Presença de grãos ou cristais
separados por contornos

• Monocristalino

– Ordem atômica de longo alcance em
todo o grão ou cristal

II - Estrutura dos Materiais:...
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