Richard J. D. Tilley. tradução Fábio R. D. de Andrade. cristais e estruturas cristalinas

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1 Richard J. D. Tilley tradução Fábio R. D. de Andrade Cristalografia cristais e estruturas cristalinas

2 Crystal and crystal structures Copyright original 2006 John Wiley & Sons Ltd, Sussex, Inglaterra Copyright da tradução em português 2014 Oficina de Textos Grafia atualizada conforme o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil desde Conselho editorial Cylon Gonçalves da Silva; Doris C. C. K. Kowaltowski; José Galizia Tundisi; Luis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rozely Ferreira dos Santos; Teresa Gallotti Florenzano Capa e projeto gráfico Malu Vallim Diagramação e preparação de figuras Maria Lúcia Rigon Preparação de textos Pâmela de Moura Falarara Revisão de textos Hélio Hideki Iraha Impressão e acabamento Prol gráfica e editora Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Tilley, Richard J. D. Cristalografia : cristais e estruturas cristalinas / Richard J. D. Tilley; tradução Fábio R. D. de Andrade ed. -- São Paulo : Oficina de Textos, Crystal and crystal structures Bibliografia. ISBN Cristalografia 2. Estrutura molecular I. Título CDD Índices para catálogo sistemático: 1. Estrutura biomolecular : Química Todos os direitos reservados. Tradução autorizada da edição em língua inglesa publicada pela John Willey & Sons Limited. A responsabilidade pela precisão da tradução é exclusivamente da Oficina de Textos e não é de responsabilidade da John Willey & Sons Limited. Nenhuma parte desse livro pode ser reproduzida de nenhuma forma sem a permissão por escrito do detentor do copyright original, John Willey & Sons Limited. Todos os direitos reservados à Oficina de Textos Rua Cubatão, 959 CEP São Paulo Brasil Fone (11) Fax (11) atend@ofitexto.com.br

3 Sumário 1 2 Cristais e estruturas cristalinas Famílias de cristais e sistemas cristalinos Morfologia e classes cristalinas Determinação de estruturas cristalinas Descrição de estruturas cristalinas Estrutura de empacotamento cúbico compacto (A1) do cobre Estrutura de empacotamento cúbico de corpo centrado (A2) do tungstênio Estrutura hexagonal (A3) do magnésio Estrutura da halita Estrutura do rutilo Estrutura da fluorita Estrutura da ureia Densidade de cristais...23 Respostas das questões introdutórias...24 Problemas e exercícios...25 Retículos, planos e direções Retículos bidimensionais Celas unitárias Retículos recíprocos em duas dimensões Retículos tridimensionais Celas unitárias alternativas Retículos recíprocos em três dimensões Planos do retículo e índices de Miller Retículos hexagonais e índices de Miller-Bravais Índices de Miller e planos em cristais Direções Geometria de retículos...47 Respostas das questões introdutórias...49 Problemas e exercícios...49

4 3 4 5 Padrões bidimensionais e mosaicos Simetria de uma forma isolada: simetria pontual Simetria rotacional de um retículo plano Simetria de retículos planos Os dez grupos pontuais de simetria cristalográfica plana A simetria dos padrões: os 17 grupos pontuais Estruturas cristalinas bidimensionais Posições gerais e especiais Padrões de mosaicos...69 Respostas das questões introdutórias...71 Problemas e exercícios...72 Simetria em três dimensões Simetria de um objeto: simetria pontual Eixos de inversão: rotoinversão Eixos de inversão: rotorreflexão Símbolos de Hermann-Mauguin para grupos pontuais Simetria dos retículos de Bravais Grupos pontuais cristalográficos Grupos pontuais e propriedades físicas Propriedades dielétricas Índice de refração Atividade óptica Moléculas quirais Geração de segundos harmônicos Grupos pontuais magnéticos e simetria de cor...97 Respostas das questões introdutórias...99 Problemas e exercícios Construção de estruturas cristalinas com base em retículos e grupos espaciais Simetria de padrões tridimensionais: grupos espaciais Cristalografia de grupos espaciais Símbolos de simetria de grupo espacial Representação gráfica de grupos espaciais Construção de uma estrutura a partir de um grupo espacial Estrutura do diopsídio, CaMgSi 2 O Estrutura da alanina, C 3 H 7 NO Respostas das questões introdutórias Problemas e exercícios...121

5 6 7 Difração e estruturas cristalinas Posição dos raios difratados: a Lei de Bragg Geometria dos padrões de difração Tamanho de partícula Intensidade dos raios difratados Fator de espalhamento atômico Fator de estrutura Fatores de estrutura e intensidades Avaliação numérica de fatores de estrutura Simetria e intensidade de reflexão Fator térmico Difração de raios X, método do pó Microscopia eletrônica e imageamento de estruturas Determinação de estrutura por difração de raios X Difração de nêutrons Cristalografia de Proteínas Solução do problema das fases Cristais fotônicos Respostas das questões introdutórias Problemas e exercícios Representação de estruturas cristalinas Tamanho dos átomos Empacotamento de esferas Raio metálico Raio iônico Raio covalente Raio de Van der Waals Estruturas iônicas e regras de construção de estrutura Modelo de valência de ligação Estruturas em termos do empacotamento de não metais (ânions) Estruturas em termos do empacotamento de metais (cátions) Representação de cristais com poliedros de coordenação de cátions centrados Representação de cristais com poliedros de coordenação de ânions centrados Estruturas como redes Representação de estruturas orgânicas...193

6 7.15 Representação de estruturas de proteínas Respostas das questões introdutórias Problemas e exercícios Defeitos, estruturas moduladas e quasicristais Defeitos e fatores de ocupação Defeitos e parâmetros de cela unitária Defeitos e densidade Estruturas modulares Polítipos Fases de cisalhamento cristalográfico Intercrescimentos planos e polissomas Estruturas incomensuradamente moduladas Quasicristais Respostas das questões introdutórias Problemas e exercícios Apêndices 1 Adição e subtração de vetores Dados de algumas estruturas inorgânicas Símbolos de Schoenflies Os 230 grupos espaciais Números complexos Amplitudes complexas Respostas dos problemas e exercícios Bibliografia Índice remissivo...263