Imperfeições no sólido, Slides de Química

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IMPERFEIÇÕES

CRISTALINAS

Professor: Geovane Gonçalves Machado

ASSUNTO

Imperfeições cristalinas

 Defeitos Pontuais:

Lacunas e Auto-intersticiais;

 Impurezas em Sólidos;

 Imperfeições Diversas:

Discordância e Defeitos Interfaciais;

 Defeitos Volumétricos;

 Vibrações Atômicas.

 AS 14 REDES DE BRAVAIS

 INTRODUÇÃO

• Até aqui, consideramos que, num sólido cristalino, em escala atômica, existe uma ordem perfeita ao longo do material.
• Contudo, trata-se de uma idealização: os materiais possuem diversos defeitos ou imperfeições.
• De fato, as propriedades dos materiais podem variar significativamente com um desvio em relação à perfeição cristalina. Essa influência pode ser positiva em alguns casos, como veremos.

Lacunas e auto-intersticiais  O defeito pontual mais simples é lacuna, ou vacância (sítio vago na rede cristalina) que normalmente deveria está ocupado, mas do qual está faltando um átomo.

 A vacância é o defeito pontual mais simples; A síntese de qualquer material sólido apresentará vacância no produto final; A existência das vacâncias é explicada pela termodinâmica: a vacância aumenta a entropia (S) do sistema.

 DEFEITOS PONTUAIS

Lacuna

 O número de vacâncias

A fórmula mostra um crescimento de caráter exponencial com o aumento da temperatura, o que é, do ponto de vista termodinâmico, esperado.

• O valor de N/NL para uma temperatura ligeiramente inferior à de fusão é, para muitos metais, é da ordem de 10-4^. (ou seja, um em cada 10.000 sítios da rede estará vazio)

INTERSTICIAIS

Átomo intersticial pequeno

Átomo intersticial grande Gera maior distorção na rede

 IMPUREZA NOS SÓLIDOS

• Impurezas ou átomos diferentes estarão sempre presentes nos metais e alguns irão existir como defeitos pontuais no cristal. A obtenção de um metal puro requer maior refino elevando o custo de obtenção do metal. Os metais mais familiares não são altamente puros; em vez disso, eles são ligas , onde átomos de impurezas foram adicionados intencionalmente para conferir características específicas ao material.
• Resistência mecânica
• Resistência a corrosão
• Aumentar a condutividade elétrica

• SOLUÇÃO SÓLIDA

Se forma quando, à medida que os átomos de soluto (↓) são adicionados ao material hospedeiro (↑), a estrutura cristalina é mantida e nenhuma nova estrutura é formada. Analogia Solução líquida (adição de açúcar ao café)

 Mistura homogênea  Única fase  Soluto (açúcar)  Solvente (café)

As soluções sólidas também são homogêneas: os átomos de impurezas estão distribuídos de forma aleatória e uniformemente no interior do sólido.

SOLUÇÃO SÓLIDA

• Defeitos pontuais de dois tipos:
  • SUBSTITUCIONAL
  • INTERSTICIAL

Substitucional – os átomos de soluto (ou átomos de impurezas) repõem ou substituem átomos hospedeiros. Intersticial – os átomos de soluto preenchem os espaços vazios entre os átomos de solventes (hospedeiros).