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MATERIAIS CERÂMICOS
Prof. Dr: Anael Krelling
MATERIAIS CERÂMICOS
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MATERIAIS CERÂMICOS
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•São compostos formados por elementos metálicos e não-metálicos
•Ligação atômica de natureza iônica (os átomos do elemento metálico perdem
facilmente seus elétrons de valência para os átomos não-metálicos)
•Em vez de átomos, são compostas por íons
•Íons metálicos (cátions)
•Íons não-metálicos (ânions)
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NÚMERO DE COORDENAÇÃO
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EFEITO DA CARGA DOS ÍONS
Essas considerações que permitem estimar as possíveis estruturas são
aproximadas já que os átomos não são esferas, como estão sendo considerados
aqui, as ligações tem um percentual de covalência, que causa certa
direcionalidade estrutural, afetando o número de coordenação..
Outro fator importante é a carga de cada íon: O número de anions e de
cátions dentro de cada célula unitária deve ser proporcional ao indicado na
fórmula química do composto, para manter a eletroneutralidade.
Essa exigência coloca uma limitação no posicionamento dos íons na
estrutura.
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FATORES QUE INTERFEREM NO SISTEMA CRISTALINO DOS SÓLIDOS IÔNICOS
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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion
Tipo Sal de rocha: NaCl:
RNa / RCl =1,02/1,81 = 0,5635
NC=6
Desta forma ânions acupam
posições equivalentes à uma rede
CFC e os cátions os interstícios
octaédricos
Outros cerâmicos desse grupo:
KCl, LiF, KBR, MgO, CaO, SrO,
BaO, CdO, VO, MnO, FeO,
NiO,MnS, e muitos outros
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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion
Tipo cloreto de césio:
CsCl: RCs/RCl = 1,70/1,81= 0,939
NC=8
Assim, ânions estão nos vértices
do cubo e cátions no interstício
octaédrico central
Outros cerâmicos: CsBr , CsI
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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX A- cátion X- ânion
Tipo Blenda de Zinco:
ZnS RZn/RS= 0,75/1,84= 0,407
NC=4
Desta forma ânions formam uma
estrutura CFC e os cátions
ocupam 4 interstícios tetraédricos.
Outros cerâmicos desse grupo
BeO, SiC, ZnTe Estruturas com
forte caráter covalente.
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Estruturas cristalinas binárias: Tipo AX2 A- cátion X- ânion
Tipo Fluorita (CaF2):
RCa/RF = 1,00/1,33 =0,75 NC=8
Logo ânions nos vértices do cuboe cátions no interstício central.
Como os cátions tem o dobro dacarga dos ânions (valência 2contra 1) somente metade dosinterstícios centrais estãoocupados, para manter aeletroneutralidade.
Outros cerâmicos desse grupo:ThO2, UO2, CeO2 ZrO2 (em altastemperaturas) HfO2 PuO2 .
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Estruturas cristalinas binárias: Tipo A2X A- cátion X- ânion
Tipo anti-fluorita: A ligação entre Li+, Na+, K+, combinado com
O-2 e S-2 formam compostos A2X .
Mesma estrutura do grupo da fluorita mas com as posições
entre o cátion e os ânions invertidas
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Estruturas cristalinas ternárias: Tipo AmBn Xp A- cátion B- cátion X- ânion
(perovskita)
Estruturas cerâmicas podem ter
mais de um tipo de cátion, como
o titanato de Bário (BaTiO3)
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Exemplo:Estruturas Cristalinas
Com base no raio iônico, mas considerando também a eletroneutralidade docomposto e a direcionalidade das ligações químicas, que estruturas cristalinas sãoesperadas para o CsBr? RCs+= 1,70A, RBr-=1,96A
Resposta: O composto é do tipo AX, ou seja, um cátion para um ânion
Para o CsBr: RCs+/RBr- = 1,70 A / 1,96 A = 0,867. NC=8. Logo a estrutura será tipocloreto de césio (CsCl)
O que acontece com o FeO?
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IMPERFEIÇÕES NAS CERÂMICAS
•Intersticial para o cátion;
•Intersticial para o ânion;
•Lacuna para o cátion;
•Lacuna para o ânion.
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IMPUREZAS NAS CERÂMICAS
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PROPRIEDADES
•Elevada dureza;
•Fratura frágil;
•Estabilidade dimensional;
•Isolantes térmicos;
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Óxido de Alumínio
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Óxido de Alumínio
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