Elementos de Estruturas Cristalinas

II – Elementos de Estruturas Cristalinas

Iniciaremos por definir uma rede cristalina ordinária como um conjunto de pontos geometricamente distribuídos no espaço, os quais representam a posição de equilíbrio dos átomos constituintes da matéria no seu estado sólido.

Numa rede cristalina, os átomos permanecem em constante movimento oscilatório em torno das suas posições de equilibro, mesmo à temperatura do zero absoluto, onde à energia do ponto zero associa-se uma freqüência característica. O movimento de agitação térmica dos átomos em torno das suas posições de equilíbrio pode ser razoavelmente descrito a partir da resolução do problema do oscilador harmônico mais termos de anarmonicidade responsáveis, por exemplo, pelo fenômeno de dilatação dos corpos.

Passaremos agora a um conjunto de definições a partir do qual muitos fenômenos do estado sólido podem ser satisfatoriamente bem descritos.

Cristal Perfeito: rede cristalina de dimensões infinitas que, tendo todos os seus lugares ocupados, reúne átomos da mesma espécie em condições de equilíbrio termodinâmico;

Monocristal: segmento tridimensional finito de um cristal perfeito;

Policristal: conjunto de monocristais espacialmente distribuídos e justapostos pelos contornos (limites dos monocristais);

Lacunas: lugar geométrico da rede cristalina desocupado, isto é, ausência de um átomo numa das posições da rede;

Dilacuna: par de lacunas associadas;

Zona de Depleção: região do cristal com grande concentração de lacunas;

Intersticial: átomo que, fora de um lugar próprio da rede, ocupa os interstícios da mesma;

Di-intersticial: par de átomos intersticiais associados;

Aglomerado de Intersticiais: região de concentração de átomos que, fora de seus lugares na rede, distribuem-se por poucos espaços interatômicos da mesma;

Átomos de Impureza: átomos estranhos à espécie constituinte da rede que, entretanto, podem ocupar posições intersticiais ou substitucionais (nos lugares próprios da rede), dependendo das suas afinidades com a espécie constituinte.

O conjunto de definições acima, com exceção feita à definição de cristal perfeito, engloba o conjunto de defeitos elementares da matéria em seu estado sólido. Por exemplo, monocristais e policristais são estruturas do estado sólido que, dependendo das condições termodinâmicas, têm suas características estruturais alteradas. Por sua vez, lacunas, intersticiais, aglomerados e átomos de impureza são defeitos intimamente ligados aos fenômenos de difusão, os quais podem recombinar-se ou dissolver-se na solução sólida.

Camargo, M.U.C – Estudo de danos de radiação em um aço inoxidável austenítico tipo AISI 321 com adições de Nb, submetido a tratamentos térmicos, mecânicos e irradiações com nêutrons rápidos – Tese de Mestrado IPEN-USP – 1979.

7 Comentários

  1. WILK RAMON said,

    09/08/2008 às 11:00

    1) Quais os 14 tipos de estruturas cristalinas ?
    2)O que são células cristalinas Unitarias ?
    3)O que é célula CF, CCC, CFC ?

  2. muccamargo said,

    11/08/2008 às 9:40

    Olá Wilk,
    A classificação dos cristais segundo sua simetria é: cúbica, tetragonal, hexagonal, trigonal, rômbica, monoclínica e triclínica. Células cristalinas unitárias são a menor subdivisão de um sólido, mantendo todas as suas propriedades, e variam de um cristal para outro ou perante mudanças das condições de pressão, temperatura etc. Essa subdivisão, ao replicar-se, preenche todo o espaço ocupado por um monocristal. No caso dos sólidos monoatômicos, essa célula unitária possue um único átomo. As siglas designam tipos de estrutura, por exemplo: CCC (estrutura cúbica de corpo centrado) e CFC (cúbica de face centrada) e assim por diante. Este espaço não é muito apropriado para essas explicações. Porém, não deixa de ser interessante informar. Dê uma olhada neste link da Wikipédia: Cristal. Lá você encontrará muita informação deste tipo.
    Um abraço.
    Marcos Ubirajara.

  3. jonatas said,

    30/09/2009 às 13:43

    quais delas possuem maior densidade ou maior fator de empacotamento atômico?

  4. muccamargo said,

    30/09/2009 às 17:09

    Jonatas,

    Acho que sua observação se refere ao comentário do Wilk e não ao post propriamente dito, né? Fator de empacotamento é uma razão entre o volume ocupado pelos átomos e o volume da célula unitária, certo? Ora, então é uma constante para os vários tipos de estruturas conhecidas, cujos valores são facilmente encontrados na literatura básica sobre estruturas cristalinas.

    O post não tem essa finalidade, e nem o blog. A matéria aqui é Cristalofísica como um suporte analógico para um suposto Campo Unificado. Esse é o verdadeiro contexto das matérias colocadas aqui.

    Há inúmeros sites, documentos e publicações na WEB onde você encontrará o que deseja.

    Obrigado pela visita.

    Marcos Ubirajara.

  5. Gabriel Biangolino said,

    01/07/2010 às 15:42

    Quais os conceitos de fase e microestrutura em sólidos em geral? mostrar q a microestrutura pode ser modificada por meio de técnicas simples de processamento. isso tudo para materiais monocristalinos e policristalinos mnonofásicos. sólidos não cristalinos monofásicos. sólidos polifásicos. processamento e evolução de microestrutura: fusão solidificação; processamento de pós.

    teria como me ajudar ?

  6. muccamargo said,

    01/07/2010 às 21:24

    Olá Gabriel!

    Se entendermos microestrutura como a forma de organização dos átomos no estado sólido, segundo o tipo de simetria, parâmetros de rede, etc.; as fases são as organizações próprias e estáveis dadas às certas faixas de temperatura. Por exemplo, estudei muitas ligas metálicas que mudam de fase (ou tipo de organização, simetria e parâmetros de rede) entre 600 e 650 graus centígrados, que é uma temperatura típica de ambientes de reatores atômicos. Só por exemplo. Fica um pouco difícil porque não sei seu grau acadêmico, e aqui tenho que me fazer entender por todos.

    A microestrutura pode mudar através de vários processos, tais quais a transição de fases pelo aquecimento ou resfriamento, a introdução de impurezas, tensões, deformações, irradiações, etc. Tudo isso podemos entender como o estabelecimento de condições termodinâmicas de não-equilíbrio, dotando o meio cristalino de energia livre suficiente para promover as transformações. Isso eu estudei demais e você poderá ver muito a respeito na tese citada acima, e que está disponível na internet.

    Quanto aos sólidos polifásicos, se entendi, você fala de precipitados ou fases meta-estáveis, o que é muito comum em caso de ligas submetidas a tratamentos térmicos. Isso é um assunto difícil para falar em tão poucas palavras. Mas, é o que mais me atrai porque é assim que vejo o mundo (sim, o Universo). Vamos falando por aí.

    Grande abraço. Obrigado pela visita.

    Marcos Ubirajara.

  7. shelcea Foquico said,

    18/04/2018 às 10:02

    Gostaria de saber como determina-se a estrutura cristalina de um monocristal por difraccao de raio x? tenho um trabalho por fazer da escola


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