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ESTURRAS E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Por:   •  14/4/2020  •  Trabalho acadêmico  •  2.456 Palavras (10 Páginas)  •  13 Visualizações

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Resumo MCM – Baseado no CALLISTER

Cap 3. – A estrutura de sólidos cristalinos

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. Para entender melhor a ordenação atômica em um material, pode-se subdividir a estrutura em células unitárias, que podem ser definidas como a unidade de construção básica da estrutura cristalina. Para os metais mais comuns, são encontrados três tipos de estruturas básicas cristalinas: cúbica de faces centradas (onde cada átomo em um vértice é compartilhado por oito células unitárias, sendo quatro átomos por célula unitária), cúbica de corpo centrado, e hexagonal compacta.

Alguns conceitos:

  • Número de coordenação: seria a quantidade de átomos que cada um dos átomos da estrutura está ligado.
  • Fator de empacotamento (FEA): representa o volume de átomos em uma célula unitária, dividido pelo volume desta célula, ou seja, é a densidade atômica na célula.
  • Densidade verdadeira: descobre-se pela seguinte relação, onde ρ é a densidade real, n é o número de átomos por célula unitária, A é a massa atômica de cada átomo, Vc é o volume da célula unitária, e Na o número Avogadro:

ρ = (n.A)/(Vc.Na)

Estruturas atômicas clássicas:

  • Cúbica de faces centradas (CFC): Possui uma célula unitária com átomos localizados em cada um dos vértices e nos centros de todas as faces do cubo. O comprimento da aresta do cubo e do raio atômico estão relacionados desta forma:

a = 2.R.(2)^(1/2)

Para essa estrutura cristalina o número de coordenação é 12. O FEA vale 0,74.

[pic 1]

  • Cúbica de corpo centrado (CCC): Possui átomos localizados nos 8 vértices do cubo, e um átomo apenas no centro da estrutura. Nesse caso, o tamanho da aresta e raio atômico dos átomos estão relacionados pela expressão:

a = (4.R)/((3)^(1/2))

Sabe-se também que o número de coordenação é 8 e, fazendo o cálculo do FEA obtemos o valor de 0,68.

[pic 2]

  • Hexagonal compacta (HC): Sua célula unitária, diferentemente das anteriores, possui um formato de prisma hexagonal, assim as faces superior e inferior do sólido formam um hexágono com um átomo em cada uma de suas arestas, há também um átomo no centro cada face hexagonal e, além disso, na metade da altura do sólido há um plano com três átomos formando um triangulo equilátero. Para essa estrutura cristalina o número de coordenação é 12 e o fator de empacotamento é 0,74.

[pic 3]

É comum vermos em certos materiais mais de uma estrutura cristalina o que é conhecido como polimorfismo, podem acontecer, dessa forma, mudanças nessa estrutura, decorrentes de ações por conta da pressão e temperatura sobre o material. Para sólidos elementares, podemos chamar essa condição de alotropia.

Para entendermos melhor as estruturas cristalinas, é estabelecido um sistema de coordenadas x, y e z com origem e um dos vértices de cada célula unitária. Pode-se assim definir a geometria de cada sistema, a partir das arestas a, b e c, e dos ângulos entre os três eixos, α, β, e γ. Existem sete sistemas cristalinos, e cada um deles representa um tipo de geometria das células unitárias.

A compreensão do estudo desse sistema de coordenadas é baseada no uso de vetores que partem da origem e podem ser movidos, desde que o paralelismo seja mantido, a projetação desses vetores é expressada em termos das dimensões da célula unitária, a, b e c. Lembrando que os números obtidos devem ser multiplicados ou divididos por um fator comum até que se chegue aos menores valores inteiros. Os três índices obtidos são colocados entre colchetes, da seguinte forma: [u v w]. O índice negativo é representado mediante a colocação de uma barra em cima do número. 

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