Métodos de difração para caracterização de materiais

Páginas: 21 (5247 palavras) Publicado: 4 de outubro de 2011
UFSCar – Universidade Federal de São Carlos
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Engenharia de dispositivos e materiais avançados
2° SEMESTRE/2008

“Métodos de difração de caracterização de materiais”

André Luiz Rocha Beletati 296449

A determinação da estrutura de materiais e compostos químicos é sem dúvida uma das áreas fundamentais da engenharia de materiais. Dependendo doestado físico em que o material amostral se encontra, diferentes métodos experimentais podem ser empregados visando à elucidação de sua estrutura molecular.
Os métodos físicos que têm mostrado ser de grande valor na obtenção de informações acuradas sobre a estrutura molecular dependem da interação entre radiação e matéria. A matéria pode espalhar a radiação com ou sem mudança na energia;quando há transferência de energia, existe em geral mudança no comprimento de onda da radiação, e usualmente há absorção ou emissão em comprimentos de onda específicos. No sentido mais amplo, estes efeitos são estudados por técnicas espectroscópicas. Uma vez que medidas espectroscópicas de freqüência podem ser feitas com alta acuracidade, parâmetros moleculares podem também ser determinados com grandeprecisão. Quando não há transferência de energia entre radiação e molécula (isto é, o espalhamento ocorre sem mudança no comprimento de onda), o espalhamento é elástico. Os raios espalhados de moléculas diferentes, ou de partes diferentes de uma mesma molécula, irão se reforçar, ou interferir em direções apropriadas, e, portanto, efeitos de difração deverão ocorrer. Este princípio pode seraplicado mesmo quando moléculas estão orientadas ao acaso no estado gasoso, e a difração de elétrons como praticado ordinariamente permite a determinação de dimensões de moléculas simples com considerável acuracidade. A maioria das técnicas que são adequadas para os estudos de moléculas individuais são utilizadas também no estudo de complexos moleculares. A difratometria de Raios-X e de nêutrons nosoferece uma possibilidade real de determinar a estrutura cristalina de materiais e servem também como instrumento de análise química.
Para o nosso propósito a “molécula” é normalmente considerada como uma entidade isolada. A molécula é desta forma considerada como uma coleção de um número limitado de átomos mantidos unidos por forças fortes e independentes de outras moléculas, dentro de umarede cristalina perfeita.
Dada uma molécula reconhecível, pode-se indagar quais de suas propriedades podem ser medidas por métodos físicos. O objetivo mais óbvio é a determinação das posições relativas dos átomos, ou de seus núcleos; isto é o que coloquialmente está implícito no termo “estrutura”.O termo “estrutura molecular” tem sido usado para descrever várias características de moléculasindividuais e cristais que são susceptíveis de medidas experimentais. Aqui o termo é utilizado no sentido restrito, de forma a incluir todas as informações pertinentes ao arranjo geométrico dos átomos numa molécula isolada. Ao nível quantitativo a estrutura é descrita em termos de um conjunto de distâncias interatômicas, ângulos de ligação e diedros que especificam a localização de cada átomo namolécula.
Quando se deseja estudar o arranjo dos átomos constituintes de uma amostra, um aspecto facilitador deste processo decorre da possível distribuição regular das unidades básicas que compõem o material. Quando isto ocorre, ou seja, quando há regularidade espacial na disposição relativa das unidades constituintes, é possível utilizar técnicas de difração. Nessas técnicas, os elétrons deum feixe incidente são espalhados pelos elementos constituintes da amostra - os centros espalhadores. O que é espalhado por um centro espalhador pode, em determinadas direções, interferir construtiva ou destrutivamente com o espalhamento resultante de um outro centro, resultando assim num conjunto de feixes difratados. Isto é o que ocorre quando se explora, por exemplo, a difração de raios-X, e...
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