Estruturas Cristalinas - Exercicios - Engenharia de Produção, Exercícios de Engenharia de Produção. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Salome_di_Bahia
Salome_di_Bahia4 de Março de 2013

Estruturas Cristalinas - Exercicios - Engenharia de Produção, Exercícios de Engenharia de Produção. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas e exercicios de engenharia de produção sobre as etruturas cristalinas, perguntas e respostas.
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Curso: Engenharia de Produção

Disciplina: Ciência e Tecnologia dos Materiais- M3

CIÊN0004 – CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

LISTA DE EXERCÍCIOS No. 2 - ESTRUTURAS CRISTALINA

1. Explique a diferença entre materiais cristalinos de materiais não-cristalinos em termos de arranjo atômico.

Sólidos cristalinos são substâncias que pode ser considerada cristalina quando os

átomos ou moléculas que a constitui estão dispostos segundo uma rede tridimensional bem definida e que é repetida por milhões de vezes. (Ordem de longo alcance)

Já os sólidos amorfos ou não-cristalinos em geral, não apresentam regularidade na

distribuição dos átomos.

2. Quais são as estruturas cristalinas mais comuns encontradas nos materiais metálicos?

Três são as estruturas cristalinas mais comuns em metais: Cúbica de corpo centrado (CCC), cúbica de face centrada (CFC) e hexagonal compacta (HC).

3. O que você entende como “fator de empacotamento atômico” e de que depende?

O fator de empacotamento atômico (ou FEA) é um índice que varia de zero a um e representa a fração do volume de uma célula unitária que corresponde a esferas sólidas, assumindo o modelo da esfera atômica rígida. Tem como objetivo informar quantos átomos podem ser organizados numa estrutura cristalina e determinar a qualidade no empilhamento. Com outra palavras ele mede a fração de espaço da rede que é efetivamente ocupado pelos átomos. Isto porque a forma como os átomos estão arranjados (o tipo de estrutura cristalina) pode ocupar mais eficientemente ou não o espaço. Este fator é definido como a razão entre o espaço ocupado

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pelos átomos em uma célula unitária e o volume da célula cristalina. Neste caso, os átomos são representados por esferas sólidas que se tocam para construir a rede.

4. Explique os conceitos de Polimorfismo e Alotropia? Quais as conseqüências deste fenômeno nas propriedades dos materiais? Cite dois exemplos de materiais que exibem polimorfismo.

Polimorfismo é o fenômeno que ocorre em alguns metais e não-metais, de

poderem ter mais do que uma estrutura cristalina. Já a alotropia é quando é encontrado em sólidos elementares, quando eles podem ter mais do que uma

estrutura cristalina. Esta condição é conhecida por Alotropia. Geralmente acompanham mudanças de densidade e de outras propriedades físicas. Exemplos de polimorfismo Carbono: grafita - polimorfo estável nas condições ambientes; diamante - formado a pressões extremamente elevadas. e Ferro Puro: Estrutura Cristalina CCC - temperatura ambiente; Estrutura Cristalina CFC - temperatura de 912°C (1674°F).

5. Explique os conceitos de Anisotropia e Isotropia.

As propriedades físicas dos monocristais de algumas substâncias dependem da direção cristalográfica na qual as medições são tomadas. A direcionalidade das propriedades é conhecida por ANISOTROPIA, e está associada à diferença do espaçamento atômico ou iônico em função da direção cristalográfica. As substâncias nas quais as propriedades medidas são independentes da direção são ISOTRÓPICAS.

6. Sobre direções e planos cristalográficos, diga:

(A) Qual a direção e o plano cristalográfico de maior empacotamento atômico para a estrutura CCC?

(B). Qual a direção e o plano cristalográfico de maior empacotamento atômico para a estrutura CFC?

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7. Sobre Planos cristalinos e direções, diga:

a) Qual o plano cristalino perpendicular à direção [111]?

b) Qual o plano cristalino perpendicular à direção [110]?

c) Qual o plano cristalino perpendicular à direção [100]?

8. O ferro tem estrutura cúbica de corpo centrado à temperatura ambiente. Calcule o parâmetro de rede e o fator de empacotamento atômico para o ferro nestas condições.

a) A 910 °C o ferro passa de estrutura CCC para estrutura CFC. Calcule o parâmetro de rede e o fator de empacotamento atômico para o ferro nestas condições.

b) Calcule a densidade para o ferro CCC e para o ferro CFC.

c) Há variação de volume quando o ferro é aquecido, ou seja, na passagem da estrutura CCC para CFC? Em caso afirmativo calcule o % de variação de volume. Dados: RFe= 1,24 x10-8 cm, A= 55,8 g/mol.

9. Sabendo que o Pb cristaliza no sistema CFC, calcule o parâmetro de rede para o Pb e o seu raio atômico.Dados: A= 207 g/mol, = 11,34 g/cm3, NA=6,023×1023 átomos/mol.

10. Represente dentro de uma célula unitária as direções:

11. De acordo com os índices de Miller dados esboce dentro de uma célula unitária os seguintes planos:

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