Qual a diferença estrutural entre um material amorfo e um material cristalino? Esboce os difratogramas para um material amorfo e um material cristalino hipotéticos.
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a diferença estrutural entre um material amorfo e um material cristalino e pede que esbocemos os difratogramas hipotéticos de cada um. Vamos usar conceitos de ordem atômica (curto e longo alcance) e princípios de difração de raios X para fazer esse esboço.
Passo 2
Um material cristalino apresenta ordem de longo alcance: seus átomos ocupam posições periódicas numa rede tridimensional bem definida, com parâmetros de célula unitária que se repetem. Isso faz com que, ao incidir um feixe de raios X, ocorram interferências construtivas em direções específicas, produzindo picos nítidos de intensidade em ângulos
relacionados à lei de Bragg
Passo 3
Um material amorfo não exibe essa periodicidade de longo alcance. Há apenas ordem de curto alcance (vizinhança imediata), mas não uma repetição regular em toda a extensão do material. Como consequência, a difração de raios X não gera picos bem definidos, mas sim um halo difuso, resultado da soma de muitas interferências levemente correlacionadas.
Passo 4
No difratograma de um cristal ideal, plotamos a intensidade
em função de
. Aparecem picos estreitos e intensos em posições
que correspondem a planos cristalográficos específicos
.
Passo 5
No difratograma de um material amorfo, a ausência de planos periódicos faz com que surja apenas um ou dois “humps” largos e suaves, sem picos bem definidos. Geralmente observa-se um halo principal em torno de certo valor médio de
.
Resposta
Diferença estrutural:
– Cristalino: ordem de longo alcance, rede periódica, parâmetros de célula unitária bem definidos.
– Amorfo: apenas ordem de curto alcance, sem repetição periódica além da vizinhança imediata.
– Cristalino: ordem de longo alcance, rede periódica, parâmetros de célula unitária bem definidos.
– Amorfo: apenas ordem de curto alcance, sem repetição periódica além da vizinhança imediata.
Esboço dos difratogramas (intensidade vs.
):
Material cristalino:
I(arb.)
│ /\ /\ /\ /\
│ / \ / \ / \ / \
│__________/ \___/ \__/ \_______/ \_____ \(\to 2\theta 2\theta_{1}2\theta_{2}2\theta_{3}2\theta_{4}\)
Material amorfo:
I(arb.)
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│ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
│ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
│___________________________________ \(\to 2\theta\)
(halo largo e suave)