a) Quais são os tipos (grupos) de estrutura mais comuns dos materiais cerâmicos?
b) Caracterize cada um desses grupos explicando com base no tipo de ligação e na combinação entre os íons e/ou átomo existente com regularidade e periodicidade em uma das 14 redes de Bravais.

Passo 1

O enunciado pede (a) listar os grupos de estruturas cristalinas mais comuns em cerâmicos e (b) para cada grupo descrever o tipo de ligação (iônica, covalente ou mista) e como os cátions e aniões se organizam de forma periódica numa das 14 redes de Bravais. Vamos usar como exemplo os protótipos AX, as redes covalentes AmXp e os óxidos complexos AB O_{3} e A B_{2} O_{4}.

Passo 2

Grupo AX (cerâmicos binários simples)
– Fórmula geral \mathrm{A}^{n+}\mathrm{X}^{m-} com razão \tfrac{n}{m}=1.
– Ligação predominantemente iônica (certo caráter covalente se a diferença de eletronegatividade for moderada).
– Protótipos:
  1. Halita (NaCl): rede cúbica de faces centradas (Bravais Fm\bar{3}m). Cátions em sítios octaédricos (coordenação 6–6).
  2. CsCl: rede cúbica de corpo centrado (Bravais Pm\bar{3}m), coordenação 8–8.
  3. NiAs: rede hexagonal (Bravais P6_3/mmc), coordenação 6–6 com empilhamento AB de aniões.

Passo 3

Grupo AmXp (cerâmicos de rede covalente 3D ou policristalina)
– Fórmula geral \mathrm{A}_m\mathrm{X}_p (por ex. \mathrm{SiO}_2, \mathrm{AlN}, \mathrm{BN}).
– Ligação essencialmente covalente de forte caráter direcional, pouca mobilidade iônica.
– Protótipos:
  1. Quartzo \alpha- \mathrm{SiO}_2: rede trigonal (Bravais P3_2 21 ou P3_1 21), cada Si tetraedricamente ligado a quatro O.
  2. Diamante e SiC (cubic zinc‐blende): rede cúbica de face centrada com dois átomos na base (Bravais F\bar{4}3m), coordenação 4–4.
  3. Wurtzita ( \mathrm{SiC} hexagonal ou \mathrm{ZnS} hexagonal): Bravais P6_3mc, coordenação 4–4 em rede hexagonal.

Passo 4

Grupo perovskita AB O_{3} (óxidos ternários)
– Ligação mista iônica–covalente entre \mathrm{A}^{n+}, \mathrm{B}^{m+} e \mathrm{O}^{2-}.
– Fórmula \mathrm{ABO}_3, cátions A em coordenação 12, B em coordenação 6.
– Rede cúbica ideal (Bravais Pm\bar{3}m): aniões O nos centros das faces, B no vértice central do cubo, A nos vértices do cubo grande.

Passo 5

Grupo spinel A B_{2} O_{4} (óxidos complexos)
– Ligação também mista iônica–covalente.
– Fórmula \mathrm{AB}_2\mathrm{O}_4, cátions A em sítios tetraédricos (coordenação 4), B em sítios octaédricos (coordenação 6).
– Rede cúbica de faces centradas (Bravais Fd\bar{3}m), aniões O formam uma rede fcc, A e B ocupam interstícios tetra e octa.

Resposta

a) Os grupos de estrutura mais comuns são:
  1. Cerâmicos binários AX (protótipos NaCl, CsCl, NiAs)
  2. Redes covalentes AmXp (Si O_{2}, SiC/dimante, BN, etc.)
  3. Óxidos ternários tipo perovskita (AB O_{3})
  4. Óxidos complexos tipo spinel (A B_{2} O_{4})
b) Caracterização resumida:
  1. AX – ligação iônica forte; redes cúbicas fcc Fm\bar{3}m ou bcc Pm\bar{3}m; CN exibem 6–6 ou 8–8.
  2. AmXp – ligação covalente direcional; redes trigonal (quartzo), cúbica fcc (diamante, zinc‐blende F\bar{4}3m) ou hexagonal (wurtzita P6_3mc); CN 4–4.
  3. Perovskita – ligação mista; rede cúbica simples Pm\bar{3}m; A em CN 12, B em CN 6.
  4. Spinel – ligação mista; rede cúbica fcc Fd\bar{3}m; A em CN 4, B em CN 6.

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