Ciencia dos materiais e microestruturas

ESTRUTURAS CRISTALINAS

INTRODUÇÃO

ORDENAÇÃO DE ÁTOMOS
Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade na qual os átomos ou íons se dispõem em relação à seus vizinhos.

Cristal Ordem a longo alcance

Vidro Ordem a curto alcance

Gás Sem ordenamento

Ordem a longo alcance Material cristalino Átomos ordenados em longas distâncias atômicas formam uma estrutura tridimensional rede cristalina Metais, muitas cerâmicos e alguns polímeros formam estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação

Ordem a longo alcance

Ordem a longo alcance

⇒ A rede é formada por átomos se repete regularmente REDE: REDE conjunto de pontos espaciais que possuem vizinhança idêntica. ⇒ Na rede a relação com vizinhos é constante: - simetria com os vizinhos; - distâncias define o parâmetro de rede; - ângulos entre arestas

Exemplo esquemático de rede

PARÂMETROS PELOS QUAIS SE DEFINE UM CRISTAL

Importância da estrutura cristalina
Grande parte da diferença das propriedades dos materiais é de interesse tecnológico, assim as diferenças na estrutura cristalina de um mesmo composto é de grande importância na Engenharia.

Alotropia ou Polimorfismo: Carbono grafite diamante Nitreto de boro cúbico grafite Fe CCC CFC hexagonal cúbico

Conceitos de Cristalografia

• Substância cristalina: átomos estão dispostos em posições regulares no espaço. • Descrição: rede + base
– Rede = estrutura geométrica – Base = distribuição dos átomos em cada ponto da rede.

Rede é definido por 3 vetores tal que:

a, b, c

r = ua + vb + wc
Ex. Rede cúbica de face centrada c b a

CÉLULA UNITÁRIA
⇒ CÉLULA UNITÁRIA menor subdivisão da rede cristalina que retém as características de toda a rede.
Arranjo de átomos em um cristal

Representação da célula unitária CFC

Rede cristalina Célula unitária

⇒ As estruturas ideais apresentam baixa energia e maior empacotamento, já as reais compreendem os defeitos possíveis nas ideais.