CONSTRUÇÕES DE CRISTAL

ESTRUTURAS CRISTALINA

A estrutura física dos materiais sólidos depende fundamentalmente dos átomos, íons ou moléculas que o formam. Para todos os tipos de sólidos (metálicos, iônicos, covalentes ou moleculares) a energia de ligação é mínima para uma distância de equilíbrio ao (ou ro) conforme demonstrado no capítulo anterior.

Um sistema de átomos, íons ou moléculas, interagindo para formar um sólido, tenderá a minimizar a sua energia de ligação, adotando uma distância de equilíbrio ao (ro). Isto só poderá ocorrer se for assumida uma estrutura altamente ordenada, caracterizada por uma distribuição regular periódica dos átomos, íons ou moléculas.

A maioria dos materiais comumente utilizados em engenharia, particularmente os metálicos, exibe um arranjo geométrico de seus átomos bem definido, constituindo uma estrutura cristalina.

Um material cristalino, independentemente do tipo de ligação encontrada no mesmo, caracteriza-se por apresentar um agrupamento de seus átomos, íons ou moléculas, que se repete tridimensionalmente. A repetição tridimensional nos cristais é devida à coordenação atômica no interior do material, a qual, como já mencionado anteriormente, decorre de condições geométricas que são impostas por ligações direcionais e compacidade.

Quando os átomos não têm direções específicas de ligação, como os metais ou os compostos iônicos, eles se comportam como esferas rígidas de raio definido e tendem a maximizar os contatos com outros átomos (esferas), ou seja, tendem a preencher o volume disponível, maximizando a densidade.

A Figura ilustra três padrões diferentes de se arrumar o mesmo volume de esferas rígidas em um recipiente (A, B e C). Pode-se verificar visualmente, que o padrão “B” é aquele que apresenta maior densidade, pois ocupa menos espaço no recipiente; esta é a forma mais comum de arranjo entre os elementos metálicos.