Estrutura de sólidos cristalinos

Estrutura de sólidos cristalinos

A palavra estrutura vem do latim structura, derivada do verbo struere, construir. No sentido mais geral, ela significa organização das partes ou dos elementos que formam um todo.

Todos os elementos puros existem como gases, líquidos ou sólidos. O estado no qual um elemento existe, depende das condições de pressão e temperatura.

Um cristal é geralmente definido como um sólido com seus átomos arranjados em um reticulado periódico tridimensional. Idealmente, o arranjo mais estável dos átomos em um cristal será aquele que minimiza a energia livre por unidade de volume ou, em outras palavras, aquele que:

preserva a neutralidade elétrica;

satisfaz o caráter direcional das ligações covalentes;

minimiza as repulsões íon-íon e, além disto,

agrupa os átomos o mais compactamente possível.

A grande maioria dos sólidos é cristalina. Os cristais encontrados na natureza tiveram um crescimento muito lento ao longo dos processos geológicos e são geralmente muito maiores que os produzidos sinteticamente.

Por outro lado, nem todos os sólidos são cristalinos. Alguns, como os vidros e as resinas termorrígidas são totalmente amorfos. Outros, como muitos termoplásticos apresentam regiões cristalinas em uma matriz amorfa. Num sólido as forças atrativas entre átomos, moléculas ou íons são relativamente intensas. As partículas estão ligadas em um arranjo estrutural rígido, exibindo apenas movimento vibracional.

Existem dois tipos de sólidos: amorfo e cristalino

Sólido Cristalino: o arranjo de partículas é bem ordenado.

Sólido Amorfo (sem forma): o arranjo de partículas é caótico. Ex. o vidro, a borracha e a maioria dos plásticos.

A superfície de um sólido cristalino bem formado revela, sob exame, planos bem definidos que se interceptam em ângulos característicos da substância particular sob investigação. Estes planos são chamados faces, e os ângulos característicos são denominados ângulos interfaciais. Essas faces e ângulos interfaciais característicos estão presentes, não importando como o cristal foi formado, e são completamente independentes do tamanho do cristal. Além disso, se um cristal for partido ou reduzido a pó, cada partícula resultante possuirá ângulos interfaciais idênticos.

O arranjo particular, bem como as propriedades físicas do sólido, é determinado pelo tipo de partículas presentes nos pontos da rede e pela natureza das forças atrativas entre estas partículas. Podemos dividir os cristais nos tipos: molecular, iônico, covalente e metálico.

Células Unitárias

Os sólidos cristalinos, como possuem uma estrutura ordenada, que se repete regularmente, pode ser descritos em termos de células unitárias - unidades estruturais que se repetem no espaço, quando repetidas em 3 dimensões, gera o cristal inteiro.

A característica mais óbvia da estrutura cristalina é que ela é regular e repetitiva. A célula unitária permite descrever qualquer tipo estrutura