Elementos de Estruturas Cristalinas

II – Elementos de Estruturas Cristalinas

Iniciaremos por definir uma rede cristalina ordinária como um conjunto de pontos geometricamente distribuídos no espaço, os quais representam a posição de equilíbrio dos átomos constituintes da matéria no seu estado sólido.

Numa rede cristalina, os átomos permanecem em constante movimento oscilatório em torno das suas posições de equilibro, mesmo à temperatura do zero absoluto, onde à energia do ponto zero associa-se uma freqüência característica. O movimento de agitação térmica dos átomos em torno das suas posições de equilíbrio pode ser razoavelmente descrito a partir da resolução do problema do oscilador harmônico mais termos de anarmonicidade responsáveis, por exemplo, pelo fenômeno de dilatação dos corpos.

Passaremos agora a um conjunto de definições a partir do qual muitos fenômenos do estado sólido podem ser satisfatoriamente bem descritos.

Cristal Perfeito: rede cristalina de dimensões infinitas que, tendo todos os seus lugares ocupados, reúne átomos da mesma espécie em condições de equilíbrio termodinâmico;

Monocristal: segmento tridimensional finito de um cristal perfeito;

Policristal: conjunto de monocristais espacialmente distribuídos e justapostos pelos contornos (limites dos monocristais);

Lacunas: lugar geométrico da rede cristalina desocupado, isto é, ausência de um átomo numa das posições da rede;

Dilacuna: par de lacunas associadas;

Zona de Depleção: região do cristal com grande concentração de lacunas;

Intersticial: átomo que, fora de um lugar próprio da rede, ocupa os interstícios da mesma;

Di-intersticial: par de átomos intersticiais associados;

Aglomerado de Intersticiais: região de concentração de átomos que, fora de seus lugares na rede, distribuem-se por poucos espaços interatômicos da mesma;

Átomos de Impureza: átomos estranhos à espécie constituinte da rede que, entretanto, podem ocupar posições intersticiais ou substitucionais (nos lugares próprios da rede), dependendo das suas afinidades com a espécie constituinte.

O conjunto de definições acima, com exceção feita à definição de cristal perfeito, engloba o conjunto de defeitos elementares da matéria em seu estado sólido. Por exemplo, monocristais e policristais são estruturas do estado sólido que, dependendo das condições termodinâmicas, têm suas características estruturais alteradas. Por sua vez, lacunas, intersticiais, aglomerados e átomos de impureza são defeitos intimamente ligados aos fenômenos de difusão, os quais podem recombinar-se ou dissolver-se na solução sólida.

Camargo, M.U.C – Estudo de danos de radiação em um aço inoxidável austenítico tipo AISI 321 com adições de Nb, submetido a tratamentos térmicos, mecânicos e irradiações com nêutrons rápidos – Tese de Mestrado IPEN-USP – 1979.