Nos metais, explique a diferença entre CFC, CCC e CS.
Passo 1
O enunciado pede para entender as três principais estruturas cristalinas em metais: cúbica de face centrada (CFC), cúbica de corpo centrado (CCC) e hexagonal compacta (CS). Para isso vamos ver, em cada caso:
- Como os átomos se arranjam na célula unitária
- Quantos átomos efetivos existem por célula
- Número de coordenação (CN)
- Fator de empacotamento atômico (APF)
- Exemplos e impacto nas propriedades mecânicas
Passo 2
Na estrutura CFC (cúbica de face centrada):
- Os átomos estão nos 8 vértices e nos 6 centros de face da célula cúbica.
- Cada átomo de vértice contribui com
na célula; cada de face, com . - Átomos por célula:
- Número de coordenação:
. - Fator de empacotamento atômico:
- Exemplos: alumínio, cobre, ouro, prata. Metais muito dúcteis devido ao alto número de sistemas de deslizamento.
Passo 3
Na estrutura CCC (cúbica de corpo centrado):
- Os átomos ficam nos 8 vértices e no centro do cubo.
- Átomos por célula:
- Número de coordenação:
. - Fator de empacotamento atômico:
- Exemplos: ferro α (a menos de
°C), tungstênio, molibdênio. Menor ductilidade que CFC, mas ainda com vários sistemas de deslizamento.
Passo 4
Na estrutura CS (hexagonal compacta, HCP):
- Camadas alternadas no empacotamento ABAB… formando um prisma hexagonal.
- Átomos por célula:
- Número de coordenação:
. - Fator de empacotamento atômico:
- Exemplos: magnésio, zinco, titânio α. Boa resistência ao cisalhamento basal, mas menos sistemas de deslizamento do que CFC, o que limita a ductilidade.
Passo 5
Comparando os três:
- Células CFC e CS têm o mesmo APF
e CN , porém CFC oferece mais sistemas de deslizamento maior ductilidade. - CCC tem menor APF
e CN , resultando em empacotamento menos eficiente e ductilidade moderada. - CS (HCP) é tão compacto quanto CFC, mas com menos direções de deslizamento disponíveis, originando metais fortes porém menos dúcteis que CFC.
Resposta
| Estrutura | Átomos por célula | CN | APF | Exemplos | Ductilidade |
|---|---|---|---|---|---|
| CFC |
|
12 |
|
Al, Cu, Au, Ag | Muito alta |
| CCC |
|
8 |
|
Fe α, W, Mo | Moderada |
| CS (HCP) |
|
12 |
|
Mg, Zn, Ti α | Moderada-baixa |