Teoria

Fala aí! Hoje vamos trocar uma ideia sobre célula unitária. Um conceito muito importante dentro de Ciência dos Materiais.

Vamo nessa?

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O que é uma Célula Unitária?

A célula unitária é a menor porção de átomos que mantém a regularidade do formato do cristal. Quando repetida em todas as direções, a célula unitária deve resultar na estrutura cristalina original.

Existem diferentes maneiras de se formar uma célula unitária.

A maior parte dos materiais se cristalizam nesses sistemas que vamos estudar agora 👇

Cúbico Simples (CS)

É um cubinho com 1 átomo em cada vértice. Apenas 1/8 de cada átomo cai dentro da célula unitária, de modo que ela contenha somente 1 átomo.

Arranjo para formar um cúbico simples.
Arranjo para formar um cúbico simples.

👉 Número de vértices: 8

👉 Átomos por vértice: 1/8

👉 Total de átomos:

Cúbico simples.
Cúbico simples.

A gente pode calcular o volume disso aí, né? O volume de um cubo não é o lado elevado ao cubo?

Se considerarmos o lado igual a e o raio igual a :

Ficou perdido em algum momento? Se liga nesse vídeozinho onde eu entro em maiores detalhes 👇

Fator de Empacotamento Atômico (FEA)

O Fator de Empacotamento Atômico é um índice que varia de 0 a 1 e indica quão vazio é o interior da célula unitária.

Valores próximos de zero indicam que os átomos estão menos empacotados.

Valores próximos de 1 indicam que quase não há espaço vazio entre os átomos.

Macroscopicamente, esse fator é importante para determinar a porosidade, resistência e dureza dos materiais.

O FEA é dado pela fórmula:

áé

Para o sistema cúbico simples, o FEA é de 0,52.

Cúbico de Corpo Centrado (CCC)

Como o nome sugere, dessa vez vai ter um átomo lá no centro do cubo. O resto permanece igual ao anterior.

Cúbico de corpo centrado.
Cúbico de corpo centrado.

Repare como os átomos se tocam ao longo da diagonal!

👉 Número de vértices: 8

👉 Átomos por vértice: 1/8

👉 Total de átomos:

O fator de empacotamento aqui é de 0,68.

Cúbico de Face Centrada (CFC)

Aqui, em vez de um átomo lá no centro do cubo, a gente vai ter metade de um átomo no centro de cada face do cubo. O resto permanece o mesmo.

Cúbico de face centrada.
Cúbico de face centrada.

👉 Total de átomos:

O fator de empacotamento é 0,74. O que significa que os átomos estão mais próximos entre si do que nos outros sistemas.

Hexagonal Compacta (HC)

Esse aqui é o mais popular. No sistema hexagonal compacto, cada átomo de uma dada camada está abaixo ou acima dos interstícios desenvolvidos no meio das camadas adjacentes.

Hexagonal compacta.
Hexagonal compacta.

Cada átomo tangencia 3 átomos do plano de cima, 6 átomos no seu próprio plano e 3 na camada de baixo.

Hexagonal compacta.
Hexagonal compacta.

👉 Total de átomos:

E o fator de empacotamento é 0,74, o mesmo da CFC!

Cúbico de Corpo Centrado (CCC)

Cúbico de Face Centrada (CFC)

Hexagonal Compacta (HC)