ESTRUTURA DOS MATERIAIS: CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CFC)

Ruan Landolfo da S. Ferreira1

INTRODUÇÃO

As propriedades de alguns materiais estão diretamente associadas à sua

estrutura cristalina e indispensáveis para análise de problemas que envolva

materiais. Nosso estudo irá se atentar ao estudo das células unitárias, que por sua

vez, possuem três estruturas cristalinas que são comumente encontradas nas

maiorias dos materiais, são elas:

- Cúbica de corpo centrado (CCC)

- Cúbica de face centrada (CFC)

- Hexagonal compacta (HC)

No entanto, o foco será em relação à Cúbica de face centrada. A estrutura

cúbica de faces centradas possui os mesmos parâmetros geométricos que a

estrutura cúbica de corpo centrado, porém, a distribuição dos átomos é um pouco

diferente. Neste caso existem átomos localizados nos vértices e no centro de cada

uma das faces do cubo. Isto faz com que os átomos das faces tenham apenas

metade do seu volume ocupando espaço na célula unitária. O parâmetro de rede

vale 4R/ , o número de átomos por célula unitária é 4 (um átomo correspondendo

à soma dos oito oitavos dos átomos dos vértices e mais três átomos

correspondentes aos átomos localizados nas faces), número de coordenação de 12

e um fator de empacotamento de 0,74. Comparando-se o fator de empacotamento

das duas estruturas pode-se ver que a estrutura CFC é mais compacta do que a

estrutura CCC, isto é, os seus átomos ocupam de maneira mais eficiente o espaço.

Se considerarmos o mesmo raio atômico, pode-se dizer que os átomos organizados

segundo uma estrutura CFC ocupará menor volume o que conduzirá a uma maior

densidade. Além disso, alguns metais que apresentam a estrutura CFC: Cu, Al, Ag,

Au, Pb, etc.

_____________________1 Graduação, BCT/UFERSA – 4º Período. ruan_landolfo@hotmail.com.

METODOLOGIA

Foram utilizados como materiais para representar cada uma das estruturas

cristalinas (CCC, CFC e HC) bolas de isopor e palitos de dentes.

Para criarmos representações das Estruturas Cristalinas de Metais,

primeiramente ocorreu à divisão de grupos em seguida foi feito um sorteio para a

escolha da estrutura de cada grupo diante das seguintes estruturas cristalinas (CCC,

CFC, HC). Porventura o nosso grupo foi selecionado para estrutura cristalina cúbica

de faces centradas (CFC).

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Na prática tudo fica mais evidente, com isso, percebemos que a estrutura

cristalina que possui uma célula unitária com os átomos localizados em cada um dos

vértices, e um átomo localizado no centro de todas as faces do cubo, possuindo 14

átomos.

MetaisGrupo

sorteadoEstrutura cristalina

Raio atômico (nm)

Relação do parâmetro de rede com o raio

Alumínio X CFC 0,1431 4R/(2)1/2 = 2R(2)1/2

Cobalto CCC 0,1253 2RCromo CCC 0,1249 4R(3)1/2

Ferro CCC 0,1241 4R(3)1/2

Níquel X CFC 0,1246 2R(2)1/2

Zinco HC 0,1332 2R

Tabela 1

Metais FEANº de

CoordenaçãoVolume da Célula

UnitáriaDensidade

relativa (g/m3)Alumínio 0,74 12 8r3. 23/2 2,70Cobalto 0,74 12 8r3 8,83Cromo 0,68 08 64r3/33/2 7,19Ferro 0,68 08 64r3. 33/2 7,87Níquel 0,74 12 8r3. 23/2 8,90Zinco 0,74 12 8r3 7,13

Tabela 2

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Dessa maneira concluímos que a maioria dos metais mais comuns existe em

pelo menos uma de três estruturas cristalinas relativamente simples: Cúbica de

faces centradas (CFC), cúbica de corpo centrado (CCC) e hexagonal compacta

(HC). Além disso, fica evidente de que estudar as estruturas dos materiais são de

extrema importância para nós estudantes de um curso de engenharia, haja vista

que, conhecer as estruturas, seja qual for o material, implica no êxito de um trabalho

ou projeto.

REFERÊNCIAS

Estruturas Cristalinas. Disponível em:<http://www.gefmat.furg.br/material_did/materiais/Vitor/Disciplin/MatCons/ApostTT/Cap2.htm>. Acesso em: 26/04/2011.

Estrutura Cristalina dos Materiais. Disponível em: <http://www.trajanocamargo.com.br/arquivos/metalurgia/Estrutura_Cristalina_materialdeapoio2.pdf>. Acesso em: 26/03/2011.

Estruturas compactas de metais. Disponível em:<http://disciplinas.ist.utl.pt/qgeral/biomedica/HC_CFC.html>.Acesso em: 28/03/2011.

Tecnologia dos metais. Disponível: <http://kaiohdutra.files.wordpress.com/2010/10/aula-2-estrutura-cristalina.pdf>Acesso em: 28/03/2011.

Estruturas Sólidas. Disponível:<http://www.fortium.com.br/faculdadefortium.com.br/afranio_alen/material/8809.pdf>. Acesso em: 28/03/2011.

Estrutura Cristalina dos Metais. Disponível em:<http://www.dalmolim.com.br/EDUCACAO/MATERIAIS/Biblimat/estrutura.pdf>Acesso: 28/03/2011.