Os
materiais sólidos podem ser cristalinos ou amorfos. O conceito de estrutura
cristalina está relacionado à organização dos átomos de
forma geométrica.
As
estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos
distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo
cristalino. Possuem, portanto, estruturas cristalinas os sais, metais e a maior parte dos minerais.
Estrutura
cristalina do NaCl
As
moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de ligações, as
direcionais, em que se incluem as covalentes e dipolo-dipolo e as
não-direcionais em que estão as ligações metálica, iônica, van der Walls.
As
estruturas cristalinas são formadas por células unitárias que são sua unidade
básica, pois constituem o menor conjunto de átomos associados encontrados numa
estrutura cristalina.
Há sete
tipos de sistemas cristalinos que abrangem as substâncias conhecidas pelo
homem:
- Cúbico: em que todos os
ângulos são iguais a 90º
- Tetragronal: em que todos os
ângulos são iguais a 90º
- Ortorrômbico: em que
todos os ângulos são iguais a 90º
- Monoclínico: em que há dois
ângulos iguais a 90º e dois ângulos diferentes de 90º
- Triclínico: em que todos
ângulos são diferentes e nenhum é igual a 90º
- Hexagonal: em que dois
ângulos são iguais a 90º e um ângulo é igual a 120º
- Romboédrico: em que todos os
ângulos são iguais, mas diferentes de 90º.
Para cada
possível localização dos átomos, íons ou moléculas em determinados pontos, há uma
classificação das estruturas cristalinas em redes de Bravais. Assim, pode-se
representar por uma tabela com os dados de uma das sete classificações acima,
de acordo com o material escolhido.
Estrutura
do diamante
É
característica dos elementos metálicos a transformação de líquido para sólido,
adquirindo aspecto de estruturas densas, como a cúbica de corpo centrado.
Quando o
mesmo elemento ou composto químico apresenta diferentes formas cristalinas de
acordo com as condições de pressão e temperatura, esse fenômeno é chamado
polimorfismo. Como exemplo tem-se o Ferro (Fe), que pode apresentar as
estruturas CFC (cristalina cúbica de faces centradas) e CCC (cristalina cúbica
de corpo centrado), aspecto que deve ser considerado em sua utilização, como em
processos metalúrgicos. O carbono também é um exemplo de elemento
polimórfico, presente no diamante, que é uma estrutura extremamente dura, e
também no grafite, que é quebradiço.
A maior
parte do conhecimento a respeito das estruturas cristalinas são adquiridas
através de técnicas de raio-x, possibilitando a obtenção de informações a
respeito da localização correta de cada átomo.
Estrutura
do grafite
As
estruturas cristalinas possuem características como a piezoeletricidade,
que é a capacidade de gerar uma corrente elétrica se houver algum tipo de pressão
mecânica; ferroeletricidade que, embora não conduzam corrente elétrica, de
acordo com a sua temperatura desenvolvem a polarização espontânea, que pode ser
invertida possibilitando a utilização de um campo elétrico externo; efeito
piroelétrico em que o aumento de temperatura causará a polarização espontânea,
em que se poderá utilizar o campo elétrico gerado na superfície do material e são
semicondutores.
Em função
destas propriedades, os materiais com estruturas cristalinas são amplamente
usados pela indústria na confecção de termômetros, transistores, máquinas
fotográficas, relógios e balanças.
Mais o que é Retículo Cristalino Marfran? Um retículo cristalino é um arranjo tridimensional ordenado de
átomos encontrado em sólidos.
Eles são formados a partir da repetição de um
determinado arranjo de átomos, chamado de célula unitária. Estas células
unitárias originam os sistemas de cristalização, resultados nas diferentes
formas de cristais existentes na natureza.
Achar a energia de rede
ETAPA
|
PROCESSO
|
DH, kJ/mol
|
A - Sublimação
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N a(s) Na(g)
|
+108 (Energia Absorvida)
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B - Dissociação
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0 ,5Cl2(g) Cl(g)
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+121 (Energia Absorvida)
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C - Ionização
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Na(g) Na+(g) +
e-
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+ 495 (Energia Absorvida)
|
D – A.E.
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Cl(g) + e-Cl-(g)
|
- 348(Libera Energia)
|
E – Formação do NaCl(s)
|
Na+(g) +
Cl-(g) NaCl(s)
|
-787(Libera Energia)
|
TOTAL
|
Na(s)+ 0,5Cl-(g) NaCl(s)
|
- 411(Energia Liberada)
|
Tipo de ligação
Quanto ao tipo de ligação as substâncias são
classificadas em Iônicas, Moleculares ou Metálicas.
As substâncias iônicas têm pelo menos uma ligação iônica.
Exemplo: NaCl (cloreto de sódio)
NaNO2 (nitrito de sódio)
As substâncias iônicas têm elevados pontos de
ebulição e fusão; muitas delas, ao serem dissolvidas na água, têm os seus íons
separados por ação da água num processo chamado dissociação iônica; conduzem
corrente elétrica em solução aquosa.
Tabela com outros exemplos de substâncias iônicas:
SUBSTÂNCIA IÔNICA
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DESCRIÇÃO
|
SULFATO DE BÁRIO
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USADO EM ESTUDOS DE RAIOS X NO TRATO
GASTRINTESTINAL
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ÓXIDO DE CÁLCIO
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CAL
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CARBONATO DE CÁLCIO
|
MÁRMORE
|
ÓXIDO FÉRRICO
|
FERRUGEM
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HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO
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ANTIÁCIDO
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HIDRÓXIDO DE SÓDIO
|
SODA CÁUSTICA
|
As substâncias moleculares são formadas
exclusivamente por ligações covalentes. Em geral, tem baixa temperatura de ebulição
e de fusão. A maioria delas não conduz eletricidade em solução aquosa. Formam
moléculas.
Exemplos: água (H2O) ; amônia (NH3)
Ponto
de fusão:
O ponto de fusão depende das forças existentes entre
as moléculas (ou entre íons, no caso dos cristais iônicos) da substância
sólida. Se estiverem fortemente ligadas umas às outras, a temperatura
necessária para separa-la deve ser elevada, para dispô-las em sua nova forma, o
líquido. Compostos que possuem
fortes interações entre partículas, terão maiores pontos de fusão.
COMPOSTOS IÔNICOS E COMPOSTOS MOLECULARES
1. Compostos iônicos
Os compostos iônicos são constituídos por íons positivos
e negativos, dispostos de maneira
regular formando um retículo cristalino. Para que ocorra
a fusão do retículo precisamos de uma
considerável energia, por isso os compostos iônicos
possuem elevado ponto de fusão e ebulição,
geralmente são sólidos e muito duros.
Quanto mais fortes forem as interações
intermoleculares, maior o ponto de fusão. Compostos
contendo
moléculas polares possui ponto de fusão mais alto que moléculas apolares.
2. Compostos Moleculares
Pelo fato de
apresentarem baixa atração entre suas moléculas, a energia necessária para separá-las
e fazê-las mudar de estado de agregação é pequena, por isso seus pontos de ebulição e de
fusão são inferiores aos das substâncias iônicas. Esse fato também varia
proporcionalmente com a massa molar e as forças de intermoleculares dos
compostos, ou seja, com o aumento da massa molar e da intensidade das forças
intermoleculares, os pontos de fusão e de ebulição aumentam e vice-versa.
Condução de corrente elétrica
Para que haja condução de corrente elétrica é necessária
a presença de elétrons livres, com
mobilidade. Os compostos iônicos não conduzem corrente na
fase sólida (quando os elétrons
estão firmemente ligados uns aos outros), mas conduzem na
fase líquida ou em solução aquosa,
quando os íons adquirem mobilidade.
O composto que se dissolve originando uma solução que
conduz corrente elétrica (solução
eletrolítica)
é chamado de eletrólito.
Bons estudos.
