Aula 6: Estrutura Cristalina dos Metais

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1 Aula 6: Estrutura Cristalina dos Metais - Como a ligação metálica é não-direcional, não há restrições quanto ao número e posições dos vizinhos mais próximos. - A estrutura cristalina dos metais têm um número grande de vizinhos e alto empacotamento atômico. mar de elétrons. As estruturas cristalinas mais comuns em metais são: CCC (cúbica de corpo centrado) CFC (cúbica de face centrado) HC (hexagonal compacta) Aula 6 - Profa. Adélia

2 Sistema Cúbico 2 Cúbico Simples (CS) Corpo Centrado (CCC) Face Centrada (CFC)

3 Sistema Cúbico Simples Apenas 1/8 de cada átomo cai dentro da célula unitária, ou seja, a célula unitária contém apenas 1 átomo. a Essa é a razão que os metais não cristalizam na estrutura cúbica simples (devido ao baixo empacotamento atômico) Parâmetro de rede

4 Parâmetro do Reticulado 4 No sistema cúbico simples os átomos se tocam na face a= 2 R

5 Fator de Empacotamento Atômico para o sistema CS É a relação entre o volume dos átomos no interior da célula unitária pelo volume da célula 5

6 Número de Coordenação É o número de átomos vizinhos mais próximos Cúbica Simples Cúbica Corpo Centrado

7 Cúbica de Corpo Centrado A rede 7 ccc A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal. a R 1 átomo inteiro 1/8 de átomo

8 Número de átomos na célula unitária Na= 1 + 8x(1/8) = 2 Relação entre a e R 4R = a => a = 4R/ FEA ccc 4 2 R 4R Cúbica de Corpo Centrado 8 R 64R 8 0,68 8 Fator de empacotamento atômico (APF - atomic packing factor) FEA Volume( átomos ) Volume( célula ) N( átomos ) V (1átomo) a 4 N( átomos ) R a

9 Cúbica de Corpo Centrado (CCC) Cada átomo dos vértices do cubo é dividido com 8 células unitárias. 9 a R 1 átomo inteiro 1/8 de átomo O átomo do centro pertence somente a sua célula unitária Há 2 átomos por célula unitária na estrutura CCC. Fe, Cr, W

10 Cúbica de Face Centrada 10 a 1/8 de átomo R 1/2 átomo Número de átomos na célula unitária Na= 6x1/2 + 8x(1/8) = 4 Relação entre a e r 4R = a 2 => a = 2R 2 Fator de empacotamento atômico FEA cfc = Volume dos átomos = 0.74 Volume da célula A rede cfc é a mais compacta

11 TABELA RESUMO PARA O SISTEMA CÚBICO

12 Hexagonal Compacta (HC) 12 O sistema Hexagonal Compacta é mais comum nos metais (ex: Mg, Zn) Na HC cada átomo de uma dada camada está diretamente abaixo ou acima dos interstícios formados entre as camadas adjacentes

13 Hexagonal Compacta (HC) 1 Cada átomo tangencia átomos da camada de cima, 6 átomos no seu próprio plano e na camada de baixo do seu plano O número de coordenação para a estrutura HC é 12 e, portanto, o fator de empacotamento é o mesmo da cfc, ou seja, 0,74. Relação entre R e a: a= 2R

14 Polimorfismo: fenômeno no qual um sólido (metálico ou não metálico) pode apresentar mais de uma estrutura cristalina, dependendo da temperatura e da pressão. Alotropia e Polimorfismo Exemplo: a sílica (SiO 2 ) como quartzo, cristobalita e tridimita. Quartzo (a) Cristobalita e (b) Tridimita

15 Alotropia e Polimorfismo 15 A estrutura cristalina de equilíbrio é dependente da temperatura e da pressão.

16 Líquido Ferro δ Amorfa 1.59 o C CCC 1.94 o C Ferro γ Temperatura o C CFC Líquido α Ferro β 912 o C 768 o C CCC Alotropia do Ferro Tempo

17 Alotropia do Titânio 17 Fase α - Existe até 88 C - Hexagonal Compacta - É mole Fase β - Existe a partir 88 C - Cúbica de corpo centrado - É duro

18 Alotropia do Enxofre 18