Estruturas cristalinas e seus defeitos
O'QUE É UMA ESTRUTURA CRISTALINA
O conceito de estrutura cristalina está relacionado à organização dos átomos de forma geométrica. As estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo cristalino. Possuem, portanto, estruturas cristalinas os sais, metais e a maior parte dos minerais.
TIPOS
ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACE CENTRADA: Número de coordenação é o número de vizinhos mais próximos de um átomo. Logo, o número de coordenação da estrutura cúbica de face centrada é 12.
ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE CORPO CENTRADA: Considerando que número de coordenação seja o número de vizinhos mais próximos de um átomo, temos para a estrutura cúbica de corpo centrado, o número de coordenação 8.
ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA:O número de coordenação e o fator de empacotamento são exatamente idênticos aos da estrutura cfc (12 e 0,74,respectivamente), uma vez que ambas estruturas estão empacotadas compactamente.
SISTEMA CRISTALINO
Entende-se por sistema cristalino o conjunto de cristais cujos eixos cristalográficos são iguais nas suas dimensões relativas, apresentando relações angulares gerais constantes. Há sete sistemas cristalinos, chamados de: cúbico, tetragonal, ortorrômbico, hexagonal, trigonal, monoclínico e triclínico. Eles se subdividem em um total de 32 classes cristalinas.
Sistema Cúbico: Sistema cristalino em que há três eixos cristalográficos de mesmo tamanho e mutuamente perpendiculares. Como os três eixos têm o mesmo tamanho, os cristais desse sistema são equidimensionais, ou seja, não são nem alongados, nem achatados
Sistema Tetragonal: Neste sistema, os três eixos cristalográficos são mutuamente perpendiculares, como no sistema cúbico. Mas, enquanto os eixos a e b têm mesmo comprimento, o eixo c é diferente, sendo maior ou menor.
Sistema Ortorrômbico: Sistema cristalino em que os três eixos cristalográficos são mutuamente perpendiculares, como nos sistemas anteriores, mas cada um com um comprimento.
Sistema Hexagonal: No sistema hexagonal, em vez de dois eixos horizontais existem três, separados entre si por ângulos de 120º e todos com o mesmo comprimento.
Sistema Trigonal: Sistema cristalino caracterizado, como o anterior, por três eixos cristalográficos de igual comprimento e horizontais, formando ângulos de 120° entre si, e um eixo vertical perpendicular aos demais, diferente deles no comprimento e com simetria ternária.
Sistema Monoclínico: No sistema monoclínico existem três eixos cristalográficos de comprimentos diferentes.
Sistema Triclínico: Este último sistema é o que exibe cristais de simetria mais pobre. Ele possui três eixos cristalográficos, todos diferentes entre si, o mesmo acontecendo com os ângulos entre eles.
MATERIAIS CRISTALINOS E NÃO CRISTALINOS
CRISTALINOS
Os metais e ligas metálicas caracterizam-se principalmente por apresentarem elevada condutividade da eletricidade e do calor.
Os cristais iónicos são agregados de iões: átomos ou moléculas que, durante transformações químicas, perderam ou capturaram eletrões e ficaram eletricamente carregados. Os iões positivos e negativos distribuem-se de forma intercalada, razão pela qual as ligações resultantes se fundamentam nas forças compensadas de atração eletrostática existente entre eles.
Os cristais covalentes, como o diamante, o silício e o germânio, apresentam alta dureza e, frequentemente, brilho. Ao contrário dos cristais iónicos ou salinos, comportam-se em geral como isolantes elétricos devido à ausência parcial ou total de cargas elétricas na sua estrutura.
Os cristais moleculares são substâncias que procedem de fases gasosas de acentuada estabilidade (como o dióxido de carbono, por exemplo). Exemplos deste tipo de cristais são o hélio seco e o dióxido de carbono solidificado, as formas sólidas dos gases nobres e numerosos compostos orgânicos constituídos basicamente por átomos de carbono e hidrogénio.
NÃO CRISTALINOS "AMORFOS'
A ausência de um padrão de cristalização caracteriza os chamados sólidos não-cristalinos ou amorfos. Entre eles destacam-se os plásticos, os vidros, os sabões, as parafinas e muitos outros compostos orgânicos e inorgânicos. A disposição interna dos componentes materiais dos sólidos amorfos é em grande parte aleatória, semelhante à dos líquidos, que mantêm fixas, contudo, as distâncias de suas ligações moleculares.
IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS
TIPOS
Os defeitos pontuais são aqueles associados a uma ou duas posições atômicas e podem se apresentar na forma de lacuna e autointersticiais ou impurezas.
Lacunas são sítios vagos na rede cristalina em lugares que normalmente seriam ocupados por átomos. Sua existência pode ser explicada utilizando a termodinâmica, uma vez que a presença de lacunas aumenta a aleatoriedade (ou seja, a entropia) do cristal. O número de lacunas em equilíbrio é função da temperatura do material, de forma que o aumento da temperatura leva também a um aumento do número de lacunas.
autointersticiais, átomos comprimidos em sítios intersticiais que introduzem distorções na vizinhança da rede cristalina, pois o átomo é substancialmente maior do que o interstício onde está localizado. Esse tipo de defeito pontual é muito menos comum do que as lacunas e existe em concentrações muito reduzidas.
As impurezas estão presentes em todos os materiais e, em muitos casos, átomos de impurezas podem ser adicionados intencionalmente a fim de obter determinada propriedade, formando ligas. Soluções sólidas são formadas quando, mesmo com a adição dessas impurezas, a estrutura cristalina original é mantida.
os defeitos lineares, ou unidimensionais, e os exemplos típicos para esse tipo de imperfeição são as discordâncias. Nelas, alguns átomos estão desalinhados e podem tanto formar semiplanos adicionais de átomos dentro da estrutura cristalina (discordância aresta) quanto induzir uma distorção atômica por conta de tensões cisalhantes
os defeitos interfaciais, que são bidimensionais e normalmente separam regiões do material que possuem estruturas cristalinas e/ou orientações cristalográficas diferentes. Essas imperfeições incluem as superfícies externas, os contornos de grão, os contornos de fases, os contornos de maclas e as falhas de empilhamento.
ANALISES MISCRÓSCOPICAS
TECNICAS
Microscopia Óptica:consiste em analisar e classificar tipos de metais. Para isso, as amostras são cortadas, lixadas, polidas e expostas a reagentes químicos para que a análise seja mais precisa. Essa etapa é fundamental pois a parte de observação só é viável caso a amostra esteja apropriada para os métodos de estudo.
Microscopia Eletrônica de Transmissão:Essa técnica é utilizada para a obtenção de imagens muito mais ampliadas do que as citadas anteriormente. O microscópio, ao invés de usar luz visível, emite elétrons que irão atravessar determinada amostra. A partir disso, quando os elétrons atingem um anteparo, é gerada uma imagem bidimensional centenas de milhares de vezes aumentada
Microscopia Eletrônica de Varredura :Ambas imagens de raio-X proporcionam uma melhor visão e exame sobre a composição elementar de um material. Ademais, coincidem no fato de que não usam luz visível e emitem elétrons para gerar uma imagem ampliada em enorme escala.
aluno: gabriel thiago souza pinto
matricula:210850062