Estruturas Dos Materiais

Estruturas cristalinas são arranjos regulares, tridimensionais, de átomos no espaço. A regularidade com que os átomos se agregam nos sólidos decorre de condições geométricas impostas pelos átomos envolvidos, pelo tipo de ligação atômica e pela compacidade. Essas estruturas cristalinas observadas nos sólidos são descritas através de um conceito geométrico chamado rede espacial, e podem ser explicadas pelo modo como os poliedros de coordenação se agrupam, a fim de minimizar a energia do sólido.

Idealmente, o arranjo mais estável dos poliedros de coordenação num cristal será aquele que minimiza a energia por unidade de volume ou, em outras palavras, aquele que, preserva a neutralidade elétrica; satisfaz à direcionalidade e ao caráter discreto de todas as ligações covalentes, etc.

Para entendermos melhor o experimento, é útil comentar quais arranjos são possíveis para pontos idênticos no espaço. Tais arranjos de pontos são chamados redes espaciais e cada estrutura cristalina é baseada numa das possíveis redes espaciais.

Uma rede espacial é um arranjo infinito, tridimensional de pontos, em que cada ponto tem vizinhanças idênticas. Esses pontos são chamados pontos ou nós da rede. Os pontos da rede podem ser arranjados de 14 modos diferentes, chamados de redes de Bravais. É importante notar que mais de um átomo pode estar associado a cada ponto da rede, mas para cada átomo ou grupo de átomos num ponto da rede deve haver, em outro ponto qualquer da rede, idêntico átomo ou grupo de átomos, com a mesma orientação, a fim de satisfazer à definição de rede espacial.

Como a estrutura do cristal perfeito é um agrupamento regular de átomos, distribuídos numa rede espacial, os arranjos atômicos podem ser descritos completamente pela especificação das posições dos átomos num modelo unitário repetitivo da rede espacial. Tal modelo repetitivo da rede espacial é chamado de célula unitária. As arestas da célula unitária devem ser translações da rede (vetores que unem dois pontos quaisquer da rede), e células unitárias idênticas de uma rede espacial qualquer, quando empilhadas face a face, preencherão todo o espaço e gerarão a rede espacial. Uma rede espacial pode ter várias células unitárias diferentes que satisfaçam os critérios acima, mas, convencionalmente, escolhem-se como células unitárias as de geometria simples e que contenham poucos pontos da rede.