CRISTALOGRAFIA

CRISTALOGRAFIA Prof. Msc CRISTALOGRAFIA Prof. Msc. Marcelo José Della Mura Jannini email: marcelo.jannini@puc-campinas.edu.br ftp: marcelo.jannini

Cristais de neve

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

Ficha técnica - mineralógica calcita Dureza 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. 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.

Christian Westfeld (1746 - 1823) definiu o conceito de célula unitária.

Christian Weiss (1780 - 1856) classificou os cristais nos diferentes sistemas cristalográficos que são atualmente utilizados.

Definição de Cristalografia É a ciência experimental que tem como objeto de estudo a disposição dos átomos em sólidos. É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais. Definição de Cristal 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.

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

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;

Estados físicos da matéria O ESTADO SÓLIDO 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; 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.

Sólido amorfo Sólido cristalino 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 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.

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

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

PROPRIEDADES FÍSICAS Relação entre grandezas associadas suscetíveis de medição: Propriedades expressas por grandezas escalares 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 oC 2. Massa específica do quartzo: 2,65 g/cm3

Exemplo: A condutibilidade térmica de um cristal de quartzo é PROPRIEDADES FÍSICAS Propriedades expressas por grandezas vetoriais ou direcionais: os valores dessas propriedades variam de acordo com a direção considerada. 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 aresta face Quando numa substância, uma dada propriedade direcional manisfesta efetivamente valores variáveis com a direção, tal substância é ANISOTRÓPICA.

PROPRIEDADES FÍSICAS Propriedades físicas Escalares Contínuas Direcionais 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...

PROPRIEDADES FÍSICAS DIRECIONAIS Superfície representativa da dilatação térmica, na calcite. Os coeficientes principais de dilatação térmica linear são: αz=23,6 X 10-6 (°C)-1, αx= αy= -5,3 X 10-6(°C)-1 DIRECCIONAL CONTÍNUA OU DESCONTÍNUA ?

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

PROPRIEDADES FÍSICAS DIRECIONAIS                                                                     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. 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.

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

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.

CLIVAGEM

AN(ISOTROPIA)

QUAIS OS TIPOS ESTRUTURAIS DA MATÉRIA ?

O QUE É MATÉRIA CRISTALINA E UM CRISTAL ?