Trabalho Química

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Designam-se por cristais moleculares os cristais constituídos por moléculas interligadas entre si por forças de Van der Waals ou, em determinados casos, por pontes de hidrogénio.

Uma das características dos cristais moleculares é o facto de terem pontos de fusão e de ebulição geralmente baixos. De facto, como as forças de ligação intermoleculares são de baixa intensidade, também é baixo o valor de energia necessário para fundir ou vaporizar os cristais moleculares. Tal, faz com que a maior parte dos cristais moleculares apenas existam a baixas temperaturas. Nas condições de temperatura média ambiental, tornam-se líquidos ou gases. É o caso da água (H2O), que apenas forma cristais de gelo abaixo dos 0ºC.

Um Cristal Iônico é um sólido isolante formado por íons positivos e íons negativos, que se atraem com forças Coulombianas. A atração eletrostática é responsável pela ligação dos íons, o ponto de fusão é alto, também, apresentam função de isolantes elétricos, possuem a característica de serem firmes e quebradiços. O exemplo mais simples é o cristal de NaCl, onde o íon de Na+ e o íon de Cl- atraem-se eletrostaticamente para formar o cristal. De modo geral, quanto menor for o raio do íon e quanto maior for a sua carga, maior será o ponto de fusão e ebulição do composto por ele formado.

Os sólidos covalentes consistem em átomos unidos em grandes redes ou cadeias por ligações covalentes. Como as ligações covalentes são muito mais fortes que as forças intermoleculares, esses sólidos são muito mais duros e tem pontos de fusão muito mais altos que os sólidos moleculares. Apresentam várias características macroscópicas comuns (dureza, indeformabilidade e baixas condutividades elétricas e térmicas). Além disso, a energia de vibração da rede são elevadas, tal como as frequências por elas geradas.

Os sólidos metálicos consistem inteiramente em átomos metálicos. Os sólidos metálicos geralmente têm estruturas de empacotamento denso hexagonal, de empacotamento denso cubico ou cubica de corpo centrado. As ligações nos metais é muito forte para estar relacionada às forças de dispersão de London e, além disso, não existem elétrons de valência suficientes para ligações covalentes ordinárias entre os átomos. As ligações devem-se aos elétrons de valência desvocalizados por todo o solido.

Ao contrário dos cristais iônicos, os cristais metálicos são firmes, porém não quebradiços, são considerados bons condutores e também são como se fossem grande nuvem eletrônica que junta muitos números de íons positivos.

- Raios X e estrutura cristalina

Por volta de 1912, Max von Laue concebeu a possibilidade de realizar difração de raios X, utilizando uma estrutura cristalina como rede de difração tridimensional. As primeiras experiências foram realizadas por dois alunos de Laue, Walter Friedrich e Paul Knipping. Logo depois William Henry Bragg e seu filho William Lawrence Bragg demonstraram a relação que passou a ser conhecida como lei de Bragg, fundamental para o estudo de estruturas cristalinas com o uso da difração de raios X.

Hoje em dia, raios X de comprimento de onda bem determinados, os quais são produzidos por um tubo de raios x e selecionados por difração, são usados em análises de cristais. Quando este feixe definido difrata em um cristal desconhecido, a medida dos ângulos de difração dos raios emergentes podem elucidar a distância dos átomos no cristal e, consequentemente, a estrutura cristalina.

Na Química, a difração de raios X é usada para se obter características importantes sobre a estrutura de um composto qualquer. No caso do raio X, os resultados são ainda mais precisos. Estas informações são geradas pelo fenômeno físico da difração e também da interferência, ou seja, quando os raios incidem sobre um cristal, ocorre a penetração do raio na rede cristalina, a partir disso, teremos várias difrações e também interferências construtivas e destrutivas. Os raios X interagirão com os elétrons da rede cristalina e serão difratados.

Com o uso de um dispositivo capaz de detectar os raios difratados e traçar o desenho da rede cristalina, a forma da estrutura gerada pelo espalhamento que refletiu e difratou os raios x, com isso é possível analisar a difração.

- . Defeitos nas estruturas dos sólidos

Defeito cristalino é uma imperfeição ou um erro no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal. Na realidade, os cristais nunca são perfeitos e contêm vários tipos de imperfeições e defeitos, que afetam muitas das suas propriedades físicas e mecânica, o que por sua vez altera propriedades de engenharia importantes, tais como a plasticidade das ligas, a condutividade eletrônica dos semicondutores, a velocidade de migração dos átomos nas ligas, a cor e luminescência de muitos cristais se devem as impurezas ou imperfeições, assim como a corrosão dos metais.

Mesmo em concentrações muito pequenas, os defeitos podem causar mudanças significativas nas propriedades do material. As imperfeições nas redes cristalinas são classificadas de acordo com a sua geometria e forma.

O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado. Os tipos de defeitos podem ser definidos como:

· Defeitos pontuais: irregularidades que se estendem sobre somente alguns átomos (defeitos adimensionais - dimensão zero), podendo ser lacunas, intersticiais ou substitucionais;

· Defeitos lineares: irregularidades que se estendem através de uma única fileira de átomos (unidimensionais), podendo ser discordâncias em hélice ou discordâncias em cunha;

· Defeitos planares: irregularidades que se estendem através de um plano de átomos (bidimensionais, que incluem as superfícies exteriores e os limites de grão interiores), podendo ser contornos de pequeno ângulo, contornos de grão, interface precipitado - matriz;

· Defeitos volumétricos: defeitos macroscópicos tridimensionais se estendem sobre o conjunto dos átomos na estrutura ou no volume. Como exemplos destes defeitos pode-se citar os poros, as fendas, os precipitados e as inclusões.

Além desta classificação, os defeitos podem ser divididos nas seguintes categorias: Intrínsecos que são defeitos decorrentes das leis físicas e os Extrínsecos que são defeitos presentes devido ao meio ambiente e/ou as condições de processamento.

Referências

- BROWN, Theodore L. Quimica,