Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction
William D. Callister, Jr. - John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, 1991.
3. A ESTRUTURA DE SÓLIDOS CRISTALINOS
3.1 - INTRODUÇÃO
O Capítulo 2 dedicou-se principalmente aos vários tipos de ligação atômica, que são determinadas
pela estrutura eletrônica dos átomos individuais. A presente discussão é devotada ao seguinte nível
da estrutura dos materiais, especificamente, a alguns dos arranjos que podem ser adotados pelos
átomos no estado sólido. Dentro deste horizonte, conceitos de cristalinidade e não-cristalinidade são
introduzidos. Para sólidos cristalinos a noção de estrutura cristalina é apresentada, especificamente
em termos de uma célula unitária. As 3 estruturas cristalinas comuns encontradas em metais são
discutidas em detalhe, juntamente com o esquema pelo qual direções e planos cristalográficos são
expressos. Monocristais, materiais policristalinos e não-cristalinos são considerados.
ESTRUTURAS CRISTALINAS
3.2 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade com que átomos ou íons
se arranjam entre si. Um material cristalino é um no qual átomos estão situados numa disposição
repetitiva ou periódica ao longo de grandes distâncias atômicas; isto é, existe uma ordenação de
grande alcance tal que na solidificação, os átomos se posicionarão entre si num modo tridimensional
repetitivo, onde cada átomo está ligado aos seus átomos vizinhos mais próximos. Todos os metais,
muitos materiais cerâmicos, e certos polímeros foram estruturas cristalinas sob condições normais de
solidificação. Para aqueles que não se cristalizam, não existe esta ordenação atômica de longo
alcance; estes materiais não-cristalinos ou amorfos são discutidos brevemente ao final desta
capítulo.
Algumas das propriedades dos sólidos cristalinos depende da estrutura cristalina do
material, a maneira na qual átomos, íons ou moléculas são espacialmente arranjados. Existe um
extremamente grande número de estruturas cristalinas diferentes todas elas tendo uma ordenação
atômica de longo alcance; estas variam desde estruturas relativamente simples para metais, até
estruturas excessivamente complexas, como exibidas por alguns materiais cerâmicos ou poliméricos.
A presente discussão trata das várias estruturas cristalinas metálicas comuns. Capítulos 13 e 15 são
devotados a estruturas cristalinas para cerâmicas e polímeros, respectivamente.
Quando se descreve estruturas cristalinas, pensa-se em átomos (ou íons) como sendo
esferas sólidas tendo diâmetros bem definidos. Isto é denominado modelo atômico de esfera
rígida no qual as esferas representando os átomos vizinhos mais próximos se tocam entre si. Um
exemplo do modelo de esfera rígida para o arranjo atômico encontrado em alguns dos metais
elementares comuns é exposto na Figura 3.1c. Neste caso particular todos os átomos são idênticos.
Algumas vezes o termo rede é usado no contexto de estruturas cristalinas; neste sentido "rede"
significa um arranjo tridimensional de pontos coincidindo com as posições dos átomos (ou centros
de esferas).