Sistema cristalino ☢️ 2022

As propriedades de qualquer material dependem de como seus átomos estão organizados.

Estrutura de cristal

A maioria dos materiais que usamos tem um padrão repetitivo que chamamos de estrutura cristalina. Portanto, um material cristalino terá seus átomos organizados e repetidos em todas as três dimensões.

Líquidos e gases não são cristais. Eles não têm um padrão de repetição de átomos.

Exemplos de cristais incluem diamantes, mas também açúcar e sal.

No total, existem sete sistemas de cristal:

• Cúbico
• Tetragonal
• Ortorrômbico
• Romboédrico
• Hexagonal
• Monoclínico
• Triclínico

Nota: O romboédrico e o hexagonal são hexagonais, mas são dois sistemas de cristal diferentes. É por isso que alguns dizem que temos 6 famílias de cristal.

Célula unitária

A célula unitária é a estrutura mínima que ainda mantém as propriedades do material. É o bloco de construção que faz o material.

Bravais descreveu onde cada átomo vai na estrutura.

Qualquer sistema cristalino pode ser descrito usando uma das 14 estruturas bravais.

A maioria dos metais existe na natureza como:

• Cúbico centrado na face (FCC)
• Cúbico centrado no corpo (BCC)
• Empacotado hexagonal fechado (HCP)

Rosto centrado cúbico

Os átomos estão dispostos nos cantos e no centro de cada face do cubo da célula.

Cúbico centrado no corpo

Os átomos são organizados nos cantos do cubo com outro átomo no centro do cubo.

Empacotado hexagonal fechado (HCP)

A célula de uma rede HCP é visualizada como um plano superior e inferior de 7 átomos, formando um hexágono regular

em torno de um átomo central. Entre esses planos está um meio hexágono de 3 átomos.

Tabela periódica de células unitárias

Você pode encontrar a célula unitária de cada elemento logo abaixo de seu símbolo:

Os realçados em verde são os elementos HCP.

Dica: Clique para ampliar.

Fator de Empacotamento Atômico

O fator de empacotamento atômico é a proporção do volume atômico em um volume de célula unitária.

É uma maneira de dizer quantos átomos realmente existem em uma célula unitária.

O empacotamento atômico das células unitárias mais comuns são:

• FCC = HCP = 74% (26% de espaço vazio na célula unitária)
• BCC = 68%

Polimorfismo e alotropia

Os átomos têm formas alotrópicas, assim como as células unitárias.

E isso torna a alotropia muito importante para qualquer engenheiro.

Como alguns materiais mudam de forma, podemos usá-los a nosso favor.

O exemplo clássico é o aço, onde muda de BCC para FCC e de volta para BCC. Tudo dependendo da temperatura e da velocidade de transferência de calor.

Nota: O diagrama de ferro / carbono não leva em consideração a velocidade de transferência de calor.

Metais importantes que possuem estruturas alternativas dependendo da temperatura são:

• Ca
• Co
• Hf
• Fe
• Li
• Na
• Ti
• Y
• Zr

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