Estrutura Estruturas Cristalinas

Disciplina: Estruturas Cristalinas

Tema: Estruturas (cristalina e não cristalinas);

Exercícios E2

Valor: (10)

1) (1,0) Defina os seguintes termos: a) Sólido cristalino; b) Sólido amorfo; c) Célula unitária; d) Parâmetro de rede; e) Ângulo internos de rede.

Sólidos cristalino:  Compostos por átomos, moléculas ou íons arranjados de uma forma periódica em três dimensões. As posições ocupadas seguem uma ordenação que se repete para grandes distâncias atômicas (de longo alcance).

Sólidos amorfos: Compostos por átomos, moléculas ou íons que não apresentam uma ordenação de longo alcance. Podem apresentar ordenação de curto alcance.

Célula unitária: As células unitárias para a maioria das estruturas cristalinas são paralelepípedos ou prismas com três conjuntos de faces paralelas; uma dessas células unitárias está desenhada no agregado de esferas tendo nesse caso o formato de um cubo. Uma célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina, de forma que todas as posições dos átomos no cristal podem ser geradas por translações dos fatores inteiros dos comprimentos da célula unitária ao longo de cada uma das suas arestas. Nesse sentido, a célula unitária é a unidade estrutural básica, ou bloco construtivo, da estrutura cristalina e define a estrutura cristalina por meio da sua geometria e das posições dos átomos no seu interior.

Parâmetro de rede: A geometria da célula unitária é univocamente descrita em termos de seis parâmetros: o comprimento das três arestas do paralelepípedo (a, b e c) e os três ângulos entre as arestas (a, b e g). Esses parâmetros são chamados parâmetros de rede. Em materiais, princípio, existem sete possíveis combinações diferentes de a, b e c, e α, β e γ, cada uma das quais representando um sistema cristalino distinto. Esses sete sistemas cristalinos são os sistemas cúbico, tetragonal, hexagonal,ortorrômbico, romboédrico, monoclínico e triclínico.

Ângulos internos de rede: Um ângulo interno é aquele formado por dois lados consecutivos: ou seja, o vértice de um ângulo interno coincide com o vértice do polígono.

2) (1,0) Explique alotropia e polimorfismo. Cite três exemplos.

Polimorfismo: Fenômeno no qual um sólido (metálico ou não metálico) pode apresentar mais de uma estrutura cristalina, dependendo da temperatura e da pressão (por exemplo, a sílica, SiO2 como quartzo, cristobalita e tridimita).

 Alotropia: Polimorfismo em elementos puros. Exemplo: o diamante e o grafite são constituídos por atómos de carbono arranjados em diferentes estruturas cristalinas.

3) (1,0) Defina: a) Monocristais. Cite dois exemplos. b) Materiais policristalinos. Cite dois exemplos, c) Materiais Isotrópicos e Anisotrópicos. Cite um exemplo de cada.

Monocristais: Constituídos por um único cristal em toda a extensão do material, sem interrupções. Ex: Silicio e safira.

Materiais Policristalino: constituído de vários cristais ou grãos, cada um deles com diferentes orientações espaciais. Os contornos de grão são regiões separando cristais de diferentes orientações em um material policristalino. Exemplo: Ligas metalicas e chapas de lamina de aço para industrias.

Materiais isotrópicos: Um material é isotrópico se suas propriedades mecânicas e térmicas são as mesmas. Por exemplo, o aço demonstra comportamento isotrópico, apesar de sua estrutura microscópica ser não homogênea. Ex: Todos os tipos de solidos amorfos

em todas direções. Os materiais isotrópicos podem ter estruturas microscópicas homogêneas ou não homogêneas

Materiais Anisotrópicos É aquele onde as propriedades elásticas dependem da direção, tal como ocorre em materiais com uma estrutura interna definida, como no caso da madeira. Assim, por exemplo, os valores do módulo de elasticidade nas direções x, y, z são distintos.