PRINCÍPIOS DA ESTRUTURA EM SÓLIDOS. QFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini



Documentos relacionados
ESTRUTURAS CRISTALINAS - TEORIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC BC-1105: MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES

Tecnologia Dos Materiais

SOLIDOS METÁLICOS E SÓLIDOS IÔNICOS

ESTRUTURA CRISTALINA 1

ESTRUTURA DOS MATERIAIS CERÂMICOS

Ligações Químicas Ligação Iônica Ligação Metálica

Como Montar Modelos de Estruturas Metálicas a Partir do Empacotamento de Esferas de Isopor

Forças intermoleculares, Disciplina de Química Geral Profa. Marcia Margarete Meier

O CRISTAL IDEAL Estrutura Cristalina. Livro Texto - Capítulo 3

Arranjos Atômicos 26/3/2006 CM I 1

Os reticulados de Bravais 60 CAPÍTULO 4

UNIDADE 4 - ESTRUTURA CRISTALINA

Estrutura de Sólidos Cristalinos. Profa. Dra Daniela Becker

Os materiais no estado sólido ocupam geralmente menos volume que no estado líquido (fundido).

ESTRUTURAS IÔNICAS. Be 2+ Al 3+ Na + Cl- S 2- Mg 2+ Fe 2+ Fe 3+ Sc 3+ Ti 4+ V 5+ Cr 3+ Co 2+ Ni 2+ Cu + Zn 2+ Ga 3+ Ca 2+ K + Mn 2+ Se2- Br -

ARRANJOS ATÔMICOS. Química Aplicada

Espectroscopia de Raios X

ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

UNIDADE 3 - COORDENAÇÃO ATÔMICA

PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS ESTRUTURA E TIPO DE LIGAÇÕES

- LIGAÇÕES IÔNICAS: Na (1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ) + Cl (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ) Na + (1s 2 2s 2 2p 6 ) + Cl - (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 )

CAPÍTULO 3 ESTRUTURAS CRISTALINAS E GEOMETRIA DOS CRISTAIS

ORDEM. Periocidade. SÓLIDO CRISTALINO OU CRISTAL agregado ordenado e periódico de átomos, moléculas ou iões, formando uma estrutura cristalina regular

Aula 6: Estrutura Cristalina dos Metais

Sólidos iônicos. Classificações de solidos iônicos pela razão radial razão radial = raio do íon menor dividido pelo raio do íon maior

LIGAÇÕES QUÍMICAS TEORIA CORPUSCULAR

ESTRUTURA E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ESTRUTURA CRISTALINA

ESTRUTURA DOS SÓLIDOS CRISTALINOS. Mestranda: Marindia Decol

Apostila de Química Geral

ESTRUTURA DOS SÓLIDOS CRISTALINOS CAP. 03

Ciência dos materiais Aula 3. Profª Mª Patrícia Cristina Costa Ladeira

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Unidade 4 ESTRUTURA DOS SÓLIDOS CRISTALINOS

ARRANJOS ATÔMICOS. Química Aplicada. Profº Vitor de Almeida Silva

Sólidos iônicos. Química Geral. Prof. Edson Nossol

Tecnologia Mecânica I. Prof. Vinicius Karlinski de Barcellos ESTRUTURA CRISTALINA

Estrutura Cristalina dos Sólidos (Arranjos Atômicos)

Estrutura Cristalina

Prova de Recuperação Bimestral de Ciências Nome Completo: Data: / /2010

A4 Estrutura cristalina perfeição

Estruturas dos sólidos

ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS ESTRUTURA CRISTALINA E IMPERFEIÇÕES NOS SÓLIDOS

SOLIDOS CRISTALINOS. Conceitos Gerais

TM703 Ciência dos Materiais PIPE Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais

Configurações eletrônicas

Ideias e Conceitos Iniciais. CF086 - Introdução a Física do Estado Sólido 1

Estrutura de cristais iônicos. Regras de Pauling

GEOMETRIA MOLECULAR E INTERAÇÕES QUÍMICAS MOLECULARES. Professor Cristiano

Os materiais no estado sólido ocupam geralmente menos volume que no estado líquido (fundido).

Professora: Daniela Becker Mestranda: Jéssica de Aguiar

Química 1 Química Geral 1

Ciências dos materiais- 232

Volume e forma - não são tão fixos como na teoria. Os sólidos sofrem dilatação com o aumento da temperatura, embora outros se contraem.

TM Metalurgia Fisica PIPE e PG-MEC

Propriedades dos sólidos metálicos. C. E. Housecroft, cap. 6

Ciência de Materiais. LEGI. ESTRUTURA CRISTALINA. 1. I) Desenhe em cubos unitários os planos com os seguintes índices de Miller:

Biologia Estrutural. Simetria. Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr. wfdaj.sites.uol.com.br Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

Aula 02 (Revisão): Ligação Química e Estruturas Cristalinas

Faculdade de Ciência e Tecnologia Universidade Fernando Pessoa Exercícios de Ciências dos Materiais

Profa Fernanda Galante Fundamentos de Química e Biologia Molecular/ Nutrição Material 3 1 LIGAÇÕES QUIMICAS

Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos. Princípio de Ciências dos Materiais Prof.: Luciano H. de Almeida

Química Orgânica I Profª Dra. Alceni Augusta Werle Profª Dra.Tânia M. Sacramento Melo

DIFRAÇÃO DE RAIOS X DRX

CAPÍTULO 4 NOÇÕES DE CRISTALOGRAFIA

Ciência dos Materiais Estrutura Cristalina Difração de raios X. Professora: Maria Ismenia Sodero

Educação para toda a vida

estrutura atômica cristalino

Formas regulares e simétricas assim como a ordenação das partículas que os formam. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira

= 0 molécula. cada momento dipolar existente na molécula. Lembrando que u R

PMT Fundamentos de Ciência e Engenharia dos Materiais 2º semestre de 2014

CAPÍTULO IV ESTRUTURAS ATÔMICAS

SMM-0194 ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS II I

Física do Estado Sólido

CAPÍTULO III LIGAÇÕES QUÍMICAS

Fotografia de vários cristais de fluorita CaF 2 3-0

O mundo à nossa volta é povoado de formas as mais variadas tanto nos elementos da natureza como nos de objetos construídos pelo homem.

Aula 6. Forças Intermoleculares

PROF. DR. REGES HEINRICHS

ATIVIDADES EM QUÍMICA Recuperação paralela de conteúdos

LIGAÇÃO COVALENTE APOLAR ELEMENTOS COM MESMA ELETRONEGATIVIDADE

SMM-0194 ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS II I

Teoria das Bandas. Energia de Coesão e Propriedades. Grau de preenchimento da banda vs. Ordem de ligação

ESTADO SÓLIDO. paginapessoal.utfpr.edu.br/lorainejacobs. Profª. Loraine Jacobs

Física da Matéria Condensada

LIGAÇÕES INTERATÔMICAS

Hidrogênio x Hidrogênio Hidrogênio x Não metal Não metal x Não metal

Estrutur Es a trutur e Propriedades Pr dos materiais cerâmicos

ESTRUTURA DOS SÓLIDOS

MATERIAIS CERÂMICOS E POLIMÉRICOS

Sólidos: Estudo de Estruturas Cristalinas

Aula 5: Minerais e Rochas Prof. Daniel Caetano

Estrutura de Sólidos Cristalinos. Profa. Dra Daniela Becker

Materiais cerâmicos. Introdução. Princípios gerais. Estruturas cristalinas. J. D. Santos, FEUP

A Dualidade Onda-Partícula

Física dos Materiais FMT0502 ( )

Estruturas Hexagonais

Aula 3 Estrutura electrónica e cristalográfica

Importante. Desligar os celulares ou colocar no modo silencioso

30 Exercícios Resolvidos CAPÍTULO 3 ESTRUTURA CRISTALINA

Transcrição:

PRINCÍPIOS DA ESTRUTURA EM SÓLIDOS

Estrutura dos Sólidos Tipo Exemplo Unidades Natureza Estruturais da ligação Iônico NaCl, CaCl 2 Íons positivos Iônica - Atração e negativos Eletrostática forte Metálico Fe, Ag, Cu Átomos metálicos Metálica - Atração Ligas metálicas (estrutura eletrônica eletrostática entre de bandas) íons M e elétrons Molecular H 2, I 2, CH 3 OH Moléculas unidas Forças de dispersão, por ligação covalente dipolo-dipolo, ligação H Reticulado Grafita, diamante Átomos: redes uni, Covalente: ligações di ou tridimensional direcionais de pares e- Amorfo Vidro, náilon, Rede de ligações cov. Covalente: ligações (vítreo) polietileno sem regularidades a direcionais de pares grandes distâncias de elétrons 2

Arranjo ordenado - O quartzo é uma forma cristalina da sílica (SiO 2 ) Arranjo desordenado Quando a sílica (SiO 2 ) fundida se solidifica torna-se vidro 3

Sólidos em uma rede cristalina 4

Célula Unitária Célula Unitária: É a menor unidade que se repete e que tem todas as características de simetria da forma organizada espacial dos átomos 5

7 Tipos de Células Unitárias 14 retículos de BRAVAIS 6

Tipos de Células Unitárias 14 retículos de BRAVAIS P primitiva I corpo centrado F faces centradas C um ponto reticular em faces opostas R Roboédrico 7

Célula unitária cúbica O sistema cristalino mais comum na Natureza é o sistema CÚBICO. C Todos os lados têm comprimento iguais Todos os ângulos são de 90º 8

1)Primitiva ou Cúbica Simples (cs) Simple Cubic (sc); Primitive 2) Cúbica de Corpo Centrado (ccc) Body Centered Cubic (bcc) 3) Cúbica de Face Centrada (cfc) Face Centered Cubic (fcc)

Esferas idênticas; cores diferentes para realçar posição no sistema cúbico

SISTEMAS DE EMPACOTAMENTO DE ESFERAS EM DUAS DIMENSÕES (PLANO)

Empilhamento Simples: Empacotamento Quadrado

Empilhamento Denso: Empacotamento Hexagonal Denso

Vão Quadrado Menor eficiência de ocupação de espaço Menor contato entre as esferas Vão Trigonal Compactação Máxima Os vãos são maiores

EMPACOTAMENTO DE VÁRIAS CAMADAS E CÉLULAS UNITÁRIAS

A) Utilizando Empilhamento Simples (Quadrado) i) Alinhamento dos centros dos átomos em todas as camadas Ocupação de 52% do espaço

Célula Unitária Resultante: Cúbica Simples (cs) cs

ii) a) Alinhamento dos centros dos átomos da camada superior (2ª Camada) nos vãos da camada inferior (1ª Camada) ii) b) A 3ª Camada se alinha com a 1ª Camada Ocupação de 68% do espaço

Célula Unitária Resultante: Cúbica de Corpo Centrado (ccc) ccc

B) Utilizando Empilhamento Denso Empacotamento Hexagonal Denso (ehd) ABA 3 camadas: -2ª Camada ocupa os vãos da primeira -3ª Camada repeta a primeira Empacotamento Cúbico Denso (ecd) ABCA 4 camadas: -2ª Camada ocupa os vãos da primeira -3ª Camada ocupa os vão remanescentes da primeira camada - 4ª Camada repete a primeira

Empacotamento Hexagonal Denso (ehd) ABAB

Empacotamento Cúbico Denso (ecd) ABCA ABCA

Empacotamento tridimensional pode ser representado por camadas de 5 e 3 esferas em empacotamento compacto no plano

Empacotamento Cúbico Denso

Célula Unitária Resultante: Cúbica de Face Centrada (cfc) Ocupação de 74% do espaço

Cubic Closest Packing= Face Centered Cubic 26

Empacotamento Hexagonal Denso Não Resulta em Célula Unitária Cúbica, é do sistema Bravais hexagonal: paralelepípedo. ech= ecd= Ocupação de 74% do espaço

Estrutura dos Metais Mesmo tipo de átomos Átomos Iguais

Células Unitárias dos Metais Figure 13.25

Experimento/Demonstrações: Nº de Coordenação no plano N de Coordenação Máximo Tridimensional Células Unitárias Cúbicas: -n de coordenação -nº de átomos por célula unitária Compostos iônicos: - Geometria cátions e ânions - Nº cátions e ânions

Experimento: nº de Coordenação máxima no plano

Experimento: nº de Coordenação máxima arranjo tridimensional de compactação densa 32

Experimento: Tipos de Vãos/Interstíceos

Experimento: Tipos de Vãos/Interstíceos

Experimento: Células do Tipo Cúbico a) nº de Coordenação a Número de Coordenação = 6 cs

Experimento: Células do Tipo Cúbico a) nº de Coordenação ccc Número de Coordenação = 8

Experimento: Células do Tipo Cúbico a) nº de Coordenação cfc Número de Coordenação = 12 ehc Número de Coordenação = 12

Experimento: Células do Tipo Cúbico b) nº de Átomos por Célula Unitária Átomos compartilhados nos vértices e faces de um cubo a) Cada partícula situada num vértice de um cubo compartilha com 8 cubos (ou 1/8 da partícula pertence a uma célula unitária cúbica) b) Na rede de face centrada cada partícula numa face de um cubo compartilha com 2 célula unitária (ou 1/2 da partícula pertence a célula unitária cúbica) 38

Átomos compartilhados nos vértices, faces e arestas de um cubo 1 1/2 1/4 1/8 39

Células unitárias cúbicas represente a estequiometria do sólido 1) Primitiva ou Cúbica Simples (cs) - 8 vértices de um cubo - 1/8 do átomo ou íon no interior de cada célula unitária - Total: 1 átomo 2) Cúbica de Corpo Centrado (ccc) - 8 vértices de um cubo - 1 do átomo ou íon no interior de cada célula unitária - Total: 2 átomos 3) Cúbica de face Centrada (cfc) - 8 vértices de um cubo - 1/2 do átomo (6 faces) de cada célula unitária - Total: 4 átomos 40

Sólidos Iônicos Esferas de Tamanhos Diferentes: Cátions Ânions

Experimento: Células do Tipo Cúbico c) Sólidos iônicos: A rede é construída com os íons maiores Os íons menores são colocados nos vazios Ex: NaCl (rede cúbica de face centrada) - Os ânions Cl - (maiores, r=167 pm) forma a estrutura cfc -Os cátions Na + (menores, r=116 pm) são colocados nos vazios apropriados da rede

Estrutura NaCl (cfc)

Buracos octaédricos na rede cfc 44

Experimento: Células do Tipo Cúbico c) Sólidos iônicos: NaCl: nº de Coordenação Geometria ao redor cátion/ânion nº cátions/ânions na Célula Unitária

Cl Estrutura do NaCl Na 1) É uma das mais comuns 2) Rede cúbica de face centrada 3) Existem vazios octaédricos: 1 no centro e 12 nas arestas 4) Cada íon tem n o coord. 6 5) Existem 4 íons Cl - e 4 íons Na + 6) Razão de cátions e ânions 1:1 - Ex: LiF, KCl, AgCl e CaO N o de íons Cl - (8 Cl - nos vértices do cubo) (1/8) + (6 Cl - na nas faces) (1/2) = 4 N o de íons Na + (12 Na + nas arestas (1/4) + (1 Na + no centro) = 4 46

Cúbica Simples: Estrutura do CsCl

Cúbica Simples: Estrutura do CsCl

Experimento: Células do Tipo Cúbico c) Sólidos iônicos: CsCl: nº de Coordenação Geometria ao redor cátion/ânion nº cátions/ânions na Célula Unitária

Estrutura do CsCl - O íon Cs + tem n o coord. 8 - Rede cúbica simples (cs) - O íon Cs + se localiza no centro de um cubo, no vazio - Razão de cátions e ânions 1:1 - O íon Cs + é maior do Na + N o de íons Cl - (8 Cl - nos vértices do cubo) (1/8) = 1 N o de íons Cs + (1 Cs + no centro) = 1 51

ZnS Blenda Estrutura CFC: S 2- : Vértices e Faces Zn 2+ : Interstícios Tetraédricos

The zinc blende unit cell A unit cell contains 4 Zn 2+ ions and 4 S 2 ions. Ions touch along the body diagonal. Zn 2+ ions fit in tetrahedral holes