CIÊNCIA E ENG MATERIAIS
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POLIMORFISMO E ALOTROPIA
O polimorfismo é o fenômeno conhecido quando uma
substância, metal ou ametal, apresenta mais que uma
estrutura cristalina.
Quando encontrada em sólidos elementares, essa
condição é chamada frequentemente de alotropia.
A estrutura que prevalece depende tanto da temperatura
quanto da pressão externa. Por exemplo, a grafita é o
polimorfo estável sob condições ambientes, enquanto o
diamante é formado sob pressões extremamente elevadas. O
ferro puro, possui estrutura CCC à temperatura ambiente, que
se altera para uma estrutura CFC à 912ºC.
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2.4 Sistema Cristalino
As estruturas cristalinas são divididas em grupos, de
acordo com as configurações de suas células unitárias e/ou de
seus arranjos atômicos.
Um desses enfoques está baseado na geometria da
célula unitária, isto é, na forma do paralelepídedo apropriado
para a célula unitária, independentemente das posições dos
átomos na célula.
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A geometria de uma célula unitária é completamente
definida em termos de seis parâmetros: os comprimentos das
três arestas, a, b e c, e os três ângulos entre os eixos α,β e γ.
Tais parâmetros são definidos costumeiramente, como
parâmetros da rede da estrutura cristalina.
Callister, J. W. D., Ciência e engenharia de materiais: uma introdução, LTC, 7ª Ed, 2008
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Com base na combinação desses parâmetros existem
sistemas cristalinos diferentes.
Existem 7 sistemas cristalinos, a saber: cúbico,
tetragonal, hexagonal, ortorrômbico, romboédrico (trigonal),
monoclínico e triclínico.
O sistema cúbico é o que apresenta maior grau de
simetria.
A menor simetria é exibida pelo sistema triclínico.
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A partir dessa discussão das estruturas cristalina dos
metais, deve estar claro que tanto a estrutura CFC como a
CCC pertencem ao sistema cúbico, enquanto a estrutura HC
se enquadra no hexagonal.
A célula hexagonal convencional consiste, na realidade,
em três paralelepídedos.
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PONTOS, DIREÇÕES E PLANOS CRISTALOGRÁFICOS
Quando
lidamos
com
materiais
cristalinos,
frequentemente é necessário especificar um ponto particular
no interior de uma célula unitária, uma direção cristalográfica
ou algum plano cristalográfico de átomos.
Existem para isso, convenções de identificação, onde
três números ou índices são usados para designar as
localizações de pontos, as direções e os planos. A base para a
determinação dos valores dos índices é a célula unitária.
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2.5 Coordenadas dos pontos
A posição de qualquer ponto localizado no interior de
uma célula unitária pode ser especificada em termos de suas
coordenadas, calculadas como múltiplos fracionários dos
comprimentos das arestas das células unitárias, isto é, em
termos de a, b e c.
Seja o ponto P, localizado no interior da célula unitária a
seguir.
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Maneira segundo a qual são determinadas as coordenadas q, r
e s do ponto P no interior da célula unitária.
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Especificamos a posição de P em termos das
coordenadas genéricas, q, r e s, onde q representa algum
comprimento fracionário de a ao longo do eixo x, r representa
algum comprimento fracionário de b ao longo do eixo y, e de
maneira análoga para s.
Dessa forma, a posição de P é designada usando as
coordenadas q r s com valores que são menores ou iguais à
unidade.
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1. Para a célula unitária mostrada na figura localize o ponto
1
1
com coordenadas 1 .
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1. Para a célula unitária mostrada na figura localize o ponto
1
1
com coordenadas 1 .
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2
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2. Especifique as coordenadas de pontos para todas as
posições atômicas em uma célula unitária CCC.
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2. Especifique as coordenadas de pontos para todas as
posições atômicas em uma célula unitária CCC.
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3. Liste as coordenadas dos pontos para todos os átomos que
estão associados à célula unitária CFC.
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4. Liste as coordenadas dos pontos, tanto para os íons sódio,
como para os íons cloro, em uma célula unitária da estrutura
cristalina do cloreto de sódio.
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5. Liste as coordenadas dos pontos, tanto para os átomos de
zinco, como para os átomos de enxofre, em uma célula unitária
da estrutura cristalina da blenda de zinco.
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6. Esboce uma célula unitária tetragonal, e no interior dessa
célula indique as localizações dos pontos com coordenadas
1
1 1 1
11 e
2
2 4 2