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PROFª JANAÍNA ARAÚJO. 1. CONCEITOS Um material cristalino é aquele no qual os átomos estão situados em um arranjo que se repete ou que é periódico ao.

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1 PROFª JANAÍNA ARAÚJO

2 1. CONCEITOS Um material cristalino é aquele no qual os átomos estão situados em um arranjo que se repete ou que é periódico ao longo de grandes distâncias atômicas; Algumas propriedades dos sólidos dependem de sua estrutura;

3 1. CONCEITOS As estruturas cristalinas são formadas por unidades básicas e repetitivas denominadas de Células Unitárias Célula Unitária - menor arranjo de átomos que pode representar um sólido cristalino Existem 7 sistemas cristalinos básicos que englobam todas as substâncias cristalinas conhecidas

4 1. CONCEITOS Esferas rígidas Esferas reduzidas Agregado de muitos átomos

5 2. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS (CFC) Os átomos estão localizados nos vértices. a=b=c; α=β=g=90 o

6 2. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS (CFC) Cada átomo em um vértice é compartilhado por oito células unitárias; Para os metais, cada átomo possui o mesmo número de vizinhos mais próximos ou de átomos em contato.

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8 3. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC) Os átomos estão localizados nos vértices e no centro do corpo. a=bc; α=β=g=90 o

9 3. ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC) Dois átomos estão associados a cada célula unitária CCC; Cada átomo central possui como vizinhos mais próximos seus oito átomos localizados nos vértices do cubo.

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11 Sistema cristalinoParâmetro de rede e ângulo entre os eixosEstrutura cristalina CúbicoTrês eixos iguais em ângulo reto Cúbica simples Cúbica de corpo centrado Cúbica de faces centradas Tetragonal Três eixos em ângulo reto, dois iguais Tetragonal simples Tetragonal de corpo centrado OrtorrômbicoTrês eixos desiguais em ângulo reto Ortorrômbico simples Ortorrômbico de corpo centrado Ortorrômbico de bases centradas Ortorrômbico de faces centradas RomboédricoTrês eixos iguais, ângulos iguaisRomboédrico simples HexagonalDois eixos iguais a 120, terceiro eixo a 90Hexagonal simples MonoclínicoTrês eixos desiguais, um ângulo diferente Monoclínico simples Monoclínico de bases centradas TriclínicoTrês eixos desiguais, ângulos desiguaisTriclínico simples

12 4. ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA (HC) Os átomos estão localizados nos vértices do corpo. a=bc; α=β=90°, g=120 o

13 4. ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA (HC) As faces superior e inferior são compostas por seis átomos que formam hexágonos regulares; O equivalente a seis átomos está contido em cada célula unitária.

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15 5. POLIMORFISMO E ALOTROPIA Polimorfismo: metais e não-metais apresentam mais de uma estrutura cristalina; Alotropia: polimorfismo em sólidos elementares;

16 METAL ESTRUTURA NA TEMP. AMBIENTE EM OUTRAS TEMPERATURAS CaCFCCCC (>4470C) CoHCCFC (>4270C) HfHCCFC (>1.7420C) FeCCC CFC ( C) CCC (>1.3940C) LiCCCHC (<-1930C) NaCCCHC (<-2330C) SrCFCCCC (>5570C) TlHCCCC (>2340C) TiHCCCC (>8830C) YHCCCC (>1.4810C) ZrHCCCC (>8720C)

17 6. DIREÇÕES E PLANOS EM CRISTAIS Propriedades mecânicas x direções e planos: Módulo de elasticidade: direções mais compactas - maior módulo Deformação plástica: deslizamento de planos (planos compactos)

18 6.1. DIREÇÕES Uma direção é dada pelas componentes do vetor que a escreve no sistema ortogonal x,y,z, partindo da origem, até o ponto (x,y,z); A unidade de medida de cada eixo é função do parâmetro de rede de cada eixo e assim, não representa valores reais de distância;

19 6.1. DIREÇÕES A notação empregada é [u v w] (entre colchetes) e representa uma linha que vai da origem até um ponto de coordenadas (u,v,w); Os índices negativos são representados por uma barra sobre os mesmos: [ūvw]; Quaisquer direções paralelas são equivalentes;

20 6.1. DIREÇÕES Um vetor que passa na origem, em (1,1,1), em (2,2,2), e em (3,3,3) pode ser identificado pela direção [111]; Em cristais, uma família de direções está associada a um conjunto de direções com características equivalentes.

21 6.1. PLANOS Plano a ser determinado não pode passar pela origem (0,0,0); Planos paralelos são equivalentes; Obtenção dos pontos de interceptação do plano com os eixos x, y e z; Obtenção dos inversos das interceptações: h=1/a, k=1/b e l=1/c; Obtenção do menor conjunto de números inteiros; Índices obtidos devem ser apresentados entre parênteses: (hkl);

22 Determinação da estrutura cristalina - Os métodos de difração medem diretamente a distância entre planos paralelos de pontos da rede cristalina. Esta informação é usada para determinar os parâmetros de rede de um cristal. Os métodos de difração também medem os ângulos entre os planos da rede. Estes são usados para determinação dos ângulos interaxiais de um cristal PLANOS

23 Deformação plástica - A deformação plástica (permanente) dos metais ocorre pelo deslizamento dos átomos, escorregando uns sobre os outros no cristal. Este deslizamento tende a acontecer preferencialmente ao longo de planos direções específicos do cristal. Propriedades de transporte - Em certos materiais, a estrutura atômica em determinados planos causa o transporte de elétrons e/ou acelera a condução nestes planos, e, relativamente, reduz a velocidade em planos distantes destes PLANOS

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