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CRISTALOGRAFIA. CRISTALOGRAFIA Prof. Msc. Marcelo José Della Mura Jannini ftp:

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1 CRISTALOGRAFIA

2 CRISTALOGRAFIA Prof. Msc. Marcelo José Della Mura Jannini ftp:

3 Cristais de neve

4 Histórico (28 de fevereiro de 1743 – 3 de junho de 1822 ) Pioneiro no estudo da geometria dos cristais! René Just Haüy - Saint-Just-en-Chaussée Saint-Just-en-Chaussée Fragmentos de calcita não aleatórios: obedeciam uma lei geométrica relação geométrica dos cristais de calcita Leis de Haüy

5 DurezaDureza na escala de Mohs: 3. Peso específico: 2,6 - 2,8. Cor: transparente, branco, outros. Cor do traço: branco. Brilho: vítreo. Cristais: hexagonal. Fratura: muito bem nas três direções. Origem: hidrotermal, sedimentário. Etimologia: do latim Calx, cal queimada. Reage fortemente com ácido clorídrico.escala de Mohs Peso específico Cor Cristais Fratura A chamada água dura, é uma água encontrada em regiões ricas em calcita contendo uma alta concentração de cálcio. Se a concentração for muito alta, a água não faz espuma em contato com o sabão. Ficha técnica - mineralógica calcita

6 Christian WestfeldChristian Westfeld ( ) definiu o conceito de célula unitária

7 Christian WeissChristian Weiss ( ) classificou os cristais nos diferentes sistemas cristalográficos que são atualmente utilizados.

8 É a ciência experimental que tem como objeto de estudo a disposição dos átomos em sólidos. Definição de Cristalografia É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais. Cristal: qualquer sólido com estrutura interna ordenada, possua ele ou não faces externas. De uma forma mais ampla: um sólido homogêneo possuindo ordem interna tridimensional que, sob condições favoráveis, pode manifestar-se externamente por superfícies limitante, planas e lisas. Definição de Cristal

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11 MATÉRIA Abordagem geral sobre a constituição da matéria: Constituída por partículas subatômicas. Abordagem cristalográfica: Edifício de partículas materiais (átomos, íons poliatômicos ou moléculas).

12 Estados físicos da matéria Três tipos de agregação das partículas Três leis de comportamentos distintos da matéria três estados físicos da matéria Gases: - átomos ou moléculas bem separadas; - organização aleatória; - translação retilínea; - alteração de movimento por deflexão causada pela colisões acidentais; - pressão aumenta com temperatura Líquidos: - fluidez sob ação de tensões tangenciais (forma variável); - sup. livre e expansibilidade limitada; - baixa compressibilidade;

13 Estados físicos da matéria O ESTADO SÓLIDO Estado vítreo (estado amorfo) Em relação aos líquidos: - menor agitação molecular; - baixa fluidez! Em relação aos sólidos: - distribuição irregular das moléculas; - insensíveis às transformações de estado; - sem descontinuidade nos valores de propriedades físicas quando aquecidos. Estado cristalino (estado cristalino) Em relação aos líquidos: - menor agitação molecular; - baixa fluidez! Em relação aos sólidos: - ordenação regular de átomos e moléculas no espaço; -posição média definida (pequenas oscilações); - sensíveis às transformações de estado; - descontinuidade nos valores de propriedades físicas;

14 Sólido amorfo, material amorfo ou substância amorfa é a designação dada à estrutura que não têm ordenação espacial a longa distância (em termos atómicos), como os sólidos regulares. É geralmente aceito como o oposto de estrutura cristalina. As substâncias amorfas não possuem estrutura atômica definida. Algumas substâncias comuns no dia-a-dia são amorfas,como o vidro, o poliestireno e até mesmo o algodão-doce Sólido amorfo Sólido cristalino A estrutura cristalina de um sólido é a designação dada ao conjunto de propriedades que resultam da forma como estão espacialmente ordenados os átomos ou moléculas que o constituem.

15 Estados físicos da matéria Curva de variação da temperatura em função do tempo para um vidro (à esquerda) e um cristal (à direita)

16 Estados físicos da matéria Curvas de variação do calor específico (C p ) com a temperatura para um cristal à esquerda e para o vidro à direita.

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22 PROPRIEDADES FÍSICAS Relação entre grandezas associadas suscetíveis de medição: -Propriedades expressas por grandezas escalares 1.Capacidade calorífica: relação entre calor cedido a um corpo e o aumento da temperatura do mesmo; Q = Cp/Δt 2. Massa específica: relação entre a massa e o volume de um corpo: d = m/V Exemplos: 1. Capacidade calorífica do gelo: 0,55 cal/g o C 2. Massa específica do quartzo: 2,65 g/cm 3

23 PROPRIEDADES FÍSICAS -Propriedades expressas por grandezas vetoriais ou direcionais: os valores dessas propriedades variam de acordo com a direção considerada. 1.Condutibilidade térmica: medida da facilidade/dificuldade de um corpo conduzir calor. kcal/h *m* ºC Exemplo: A condutibilidade térmica de um cristal de quartzo é 40% maior no sentido de suas arestas do que perpendicularmente a suas faces Quando numa substância, uma dada propriedade direcional manisfesta efetivamente valores variáveis com a direção, tal substância é ANISOTRÓPICA. aresta face

24 PROPRIEDADES FÍSICAS Propriedades físicas Escalares Direcionais Contínuas Descontínuas Propriedades físicas direcionais contínuas: propriedades que são representadas por quadráticas (geralmente elipsóides). Ex: dilatação térmica, propriedades ópticas, condutibilidade térmica e elétrica. Propriedades físicas direcionais descontínuas: propriedades que se afastam de uma representação quadrática. São representadas por um feixe descontínuo de direções. Ex: dureza, clivagem, difração de raios-x, velocidade de crescimento de faces cristalinas, etc...

25 PROPRIEDADES FÍSICAS DIRECIONAIS Superfície representativa da dilatação térmica, na calcite. Os coeficientes principais de dilatação térmica linear são: αz=23,6 X (°C) -1, αx= αy= -5,3 X (°C) -1 DIRECCIONAL CONTÍNUA OU DESCONTÍNUA ?

26 PROPRIEDADES FÍSICAS DIRECIONAIS O elipsóide resultante da deformação de uma esfera de calcite por aquecimento. DIRECCIONAL CONTÍNUA OU DESCONTÍNUA ?

27 PROPRIEDADES FÍSICAS DIRECIONAIS Módulo de Young (E): é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida da rigigez de um material sólido. Obtém-se da razão entre a tensão (ou pressão) exercida e a deformação unitária sofrida pelo material. onde (em unidades do SI): E é o módulo de Young, medido em pascal. F é a força medida em Newton. A é a área da secção através da qual é exercida a tensão, e mede-se em metros quadrados. x é a extensão, o incremento na longitude, medido em metros. l é o comprimento inicial medido em metros.

28 SUPERFÍCIE REPRESENTATIVA DO MÓDULO DE YOUNG PARA UM CRISTAL CÚBICO DIRECCIONAL CONTÍNUA OU DESCONTÍNUA ?

29 O CRISTAL PIEZOELETRICO O cristal piezoelétrico é um cristal que, quando submetido a uma pressão, gera um campo elétrico que pode ser coletado como tensão.

30 CLIVAGEM

31 AN(ISOTROPIA )

32 QUAIS OS TIPOS ESTRUTURAIS DA MATÉRIA ?

33 O QUE É MATÉRIA CRISTALINA E UM CRISTAL ?

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