Célula Unitária é o menor agrupamento de átomos no espaço possuindo a simetria do cristal que quando repetido em todas as direções resultará a estrutura cristalina original. Sistema Cristalino é a maneira como estão relacionadas as dimensões e ângulos das células unitárias. São sete os sistemas cristalinos possíveis.
CÉLULA UNITÁRIA: agrupamento de átomos formando uma unidade básica representativa de uma determinada estrutura cristalina específica seja em geometria como simetria. O conceito de célula unitária é usado para representar a simetria de uma determinada estrutura cristalina.
Existem apenas 7 células unitárias (a menor unidade repetitiva que reproduz a estrutura de um cristal : triclínico, cúbico, monoclínico, ortorrômbico, tetragonal, trigonal e hexagonal, que definem os 7 sistemas cristalinos no espaço tridimensional.
Uma célula primitiva é também uma célula unitária, ou seja, contém apenas um ponto da rede de Bravais. Ex.: quadro. Volume do espaço que, quando transladado utilizando os vetores da rede de Bravais, preenche todo o espaço sem deixar buracos.
Definindo o fator de empacotamento como a relação entre o volume ocupado pelos átomos e o volume da célula unitária, temos: fator de empacotamento = volume de 1 átomo (esfera) x 2 átomos / volume do cubo.
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Numa célula unitária cada átomo dos vértices é partilhado entre 8 células unitárias . Existem 2 átomos por célula unitária.
A (CFC) caracteriza-se por exibir os mesmos átomos nos vértices encontrados nos outros dois arranjos cúbicos e mais 1 átomo em cada face do cubo. A estrutura cúbica de face centrada é a estrutura do alumínio, cálcio, níquel, cobre, prata, ouro, platina, chumbo, etc.
Célula Unitária é o menor agrupamento de átomos no espaço possuindo a simetria do cristal que quando repetido em todas as direções resultará a estrutura cristalina original. Sistema Cristalino é a maneira como estão relacionadas as dimensões e ângulos das células unitárias. São sete os sistemas cristalinos possíveis.
3.2 Rede espacial e células unitárias
Os metais, as ligas metálicas e alguns materiais cerâmicos constituem exemplos de materiais cristalinos. Nos sólidos cristalinos, os arranjos dos átomos podem ser descritos referindo os átomos aos pontos de interseção de uma rede tridimensional de linhas retas.
Uma célula unitária consiste na unidade estrutural básica (ou bloco) da estrutura cristalina em virtude de sua geometria e das posições dos átomos em seu interior.
Há sete sistemas cristalinos, chamados de: cúbico, tetragonal, ortorrômbico, hexagonal, trigonal, monoclínico e triclínico. Eles se subdividem em um total de 32 classes cristalinas. Sistema cristalino em que há três eixos cristalográficos de mesmo tamanho e mutuamente perpendiculares.
As estruturas cristalinas mais comuns em metais são:– CCC (cúbica de corpo centrado)– CFC (cúbica de face centrado)– HC (hexagonal compacta)
Isto é: a célula unitária representa a unidade fundamental de um mineral, sua menor parte. Assim podemos definir que um cristal é uma estrutura formada por um número incontável de pequenos blocos de construção idênticos arranjados tridimensionalmente, cujo tamanho depende da quantidade de blocos disponíveis.
Os cristais são poliedros convexos (Lei da Convexidade), ou seja, sem reentrâncias. Se um cristal mostrar alguma reentrância, trata-se de um agrupamento de pelo menos dois cristais. As faces dos cristais são planas e limitadas por arestas retilíneas (Lei das Faces Planas).
A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos se tocam ao longo da diagonal. A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de cada face do cubo.
Um material cristalino, independente do tipo de ligação encontrada no mesmo, caracteriza- se por apresentar um agrupamento ordenado de seus átomos, íons ou moléculas, que se repete nas três dimensões.
Os materiais sólidos podem ser cristalinos ou amorfos. O conceito de estrutura cristalina está relacionado à organização dos átomos de forma geométrica. As estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo cristalino.
Os metais formam estruturas cristalinas nas quais os átomos estão dispostos de forma repetida ou periódica, apresentam ordem de longo alcance. A descrição das estruturas cristalinas representa os átomos como esferas rígidas que tocam os vizinhos mais próximos.
Logo, cada célula unitária contém quatro átomos (8 dos vértices, que estão compartilhados com mais 7 outras células + 6 átomos das faces, que estão compartilhados, cada qual, com outra célula 8 x 1/8 + 6 x ½ = 4).
– Constituído por átomos (ou grupo de átomos) que se distribuem de acordo com um ordenamento bem definido; – Esta regularidade: determina uma periodicidade espacial da distribuição atômica, isto é, depois de um certo intervalo espacial, a disposição dos átomos se repete; – Um sólido que satisfaz estas condições é ...
Para a estrutura CCC (cúbica de corpo centrado), temos a que a relação entre o raio atômico e a aresta da célula é descrita pela fóumula . Para o cálculo do FEA – Fator de Empacotamento Atômico, devemos calcular a razão entre o volume ocupado por átomos na célula e o volume da célula unitária.
Exemplo de metais HC: cádmio, cobalto, zinco. A relação entre o raio atômico, R, e a aresta do cubo, a, é dada por: O número de átomos por célula unitária é igual a 4.
A célula unitária da estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) é constituída por um cubo com 1/8 de átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo, que se repete nas três dimensões formando um corpo sólido macroscópico.
Estrutura Hexagonal Compacta, HC
Cada átomo apresenta 12 átomos em primeira vizinhança : 6 no mesmo plano, 3 no plano inferior e 3 no plano superior, isto é, apresenta igualmente um índice de coordenação 12.
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