Professora: Daniela Becker Mestranda: Jéssica de Aguiar

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Luiz Henrique Caires Vilanova
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2 Estruturas Cerâmicas São compostas por pelo menos dois elementos; Em geral são mais complexas do que a dos metais; Ex.: Titanato de Bário (TiBaO3) 2

3 Estruturas Cristalinas Cerâmicas Estruturas cristalinas compostas por íons eletricamente carregados; Características dos íons que influenciam a estrutura dos cristais: Magnitude da carga elétrica em cada um dos íons - o cristal deve ser eletricamente neutro. Ex: fluoreto de cálcio Ca 2+ F 2 - Tamanhos relativos dos raios iônicos - estruturas estáveis se formam quando os íons estão em contato. ânion. cátion Estável Estável Instável 3

Estruturas Cristalinas Cerâmicas Estrutura do Cloreto de Sódio (NaCl) Estrutura do tipo AX; Número de coordenação: 6; Formada por: um arranjo CFC dos ânions de Cloro ; um cátion de Sódio

4 Estruturas Cristalinas Cerâmicas Estrutura do Cloreto de Sódio (NaCl) Estrutura do tipo AX; Número de coordenação: 6; Formada por: um arranjo CFC dos ânions de Cloro ; um cátion de Sódio no centro do cubo; 12 cátions de Sódio no centro de cada uma das 12 arestas. Pode ser considerada como composta por 2 redes CFC que se interpenetram; 8 íons/célula unitária: 4 Na+ e 4 Cl 4

5 Estruturas Cristalinas Cerâmicas Estrutura do Cloreto de Césio (CsCl) Estrutura do tipo AX; Número de coordenação: 8 Formada por: 1 ânion de cloro em cada vértice do cubo; 1 cátion de césio no centro do cubo. Não é CCC, pois os íons são de tipos diferentes: 2 íons/célula unitária: 1 Cs + e 1 Cl 5

6 Estruturas Cristalinas Cerâmicas Estrutura da Fluorita (CaF 2 ) Estrutura do tipo A m X p Número de coordenação Cátion = 8 Ânion = 4 Formada por: Cátions de cálcio nos centro dos cubos alternados Ânions de flúor nos vértices 12 íons/célula unitária: 4 Ca 2+ e 8F 6

7 Estruturas Cristalinas Cerâmicas Nome da Estrutura Tipo Empacotamento do ânion Número de coordenação Cátion Ânion Exemplos Cloreto de sódio AX CFC 6 6 NaCl, MgO,FeO Cloreto de Césio AX Cúbica simples 8 8 CsCl Blenda de Zinco AX CFC 4 4 ZnS, SiC Fluorita AX 2 Cúbica simples 8 4 CaF 2,UO 2, ThO 2 Perovskita ABX 3 CFC Espinélio AB 2 X 4 CFC 12 (A) 6 (B) 4 (A) 6(B) 6 BaTiO 3, SrZrO 3, SrSnO 3 4 MgAl 2 O 4, FeAl 2 O 4 7

substituem os silícios e se tornam parte da rede e a estabilizam chamados óxidos intermediários.

8 Estruturas Cerâmicas Amorfas Vidros à base de sílica Vidros inorgánicos comuns são produzidos pela adição de óxidos (CaO e Na 2 O) à estrutura básica SiO 4-4 chamados modificadores da rede (quebram a cadeia de tetraedros) Outros óxidos (TiO 2 e Al 2 O 3 ) substituem os silícios e se tornam parte da rede e a estabilizam chamados óxidos intermediários. A adição de modificadores e intermediários reduz o ponto de fusão e a viscosidade de um vidro, tornando mais fácil a sua conformação em menores temperaturas. 8

9 Estrutura dos Polímeros Estado cristalino envolve moléculas em vez de átomos e íons; Célula unitária do polietileno com estrutura ortorrômbica A cristalinidade é o empacotamento das cadeias moleculares para produzir um arranjo atômico ordenado; Em geral os polímeros são apenas semicristalinos; Torções, contorções e enovelamento das cadeias facilitam a desordem ou a falta de alinhamento das cadeias resultando na condição amorfa. 100% Amorfo Semi-cristalino 9

10 Estrutura dos Polímeros Modelo da cadeia dobrada para um cristalito Estrutura de uma esferulita Direção de crescimento da esferulita Lamelas cristalinas Material amorfo Molécula de ligação Ponto de nucleação Contorno interesferulítico 10

11 Estrutura dos Polímeros Estrutura esferulítica de uma amostra de borracha natural. Linhas brancas são cristalitos lamelares com cadeias dobradas de ~10nm de espessura. 11

12 Estrutura dos Polímeros Observação microscópica de esferulitas de Polietileno (PE). Regiões escuras são as regiões amorfas. 12

13 Polimorfismo e Alotropia Polimorfismo - capacidade que alguns metais e nãometais apresentam em ter mais de uma estrutura cristalina dependendo da temperatura e pressão. Alotropia - o nome dado ao polimorfismo em sólidos elementares. Geralmente as transformações polimórficas são acompanhadas de mudanças na densidade e mudanças de outras propriedades físicas. 13

14 Polimorfismo e Alotropia 14

15 Polimorfismo e Alotropia 15

16 Polimorfismo e Alotropia 16

17 Materiais monocristalinos e policristalinos Materiais Monocristalinos Constituídos por um único cristal em toda a extensão do material, sem interrupções. Todas as células unitárias se ligam da mesma maneira e possuem a mesma direção. Monocristal de garnet Vanadinita 17

Os cristais possuem orientações aleatórias dos cristais O desalinhamento de átomos na

18 Materiais monocristalinos e policristalinos Materiais Policristalinos Os sólidos policristalinossão compostos por um conjunto de muitos cristais pequenos (ou grãos) Os cristais possuem orientações aleatórias dos cristais O desalinhamento de átomos na região onde os grãos se encontram é chamado de contorno de grão Ferro α-ccc Ferro γ-cfc 18

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