Os metais formam redes cristalinas ordenadas, nas quais os átomos estão dispostos em arranjos que se repetem ao longo da estrutura. Esses arranjos são chamados de células unitárias e são fundamentais para compreender a estrutura cristalina dos materiais metálicos.
Ao todo, existem quatorze tipos de células unitárias que podem compor uma estrutura cristalina. Para os metais, destacam-se três principais: a cúbica de corpo centrado (CCC), a cúbica de faces centradas (CFC) e a hexagonal compacta (HC).
Existem duas maneiras básicas de representar as células unitárias: por meio de um modelo de esferas reduzidas ou por um modelo de esferas rígidas, no qual o raio das esferas é considerado como metade da distância entre os centros dos átomos que se tocam.
Sistema Cúbico de Corpo Centrado (CCC)
Na estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), um átomo encontra-se no centro do cubo, enquanto os outros oito ocupam seus vértices.
Os átomos situados ao longo da diagonal do cubo se tocam, conforme a representação por meio do modelo de esferas rígidas.
Alguns dos metais mais comuns associados a esse tipo de estrutura são:
- Ferro;
- Titânio;
- Molibdênio;
- Cromo.
A estrutura CCC representa, portanto, uma das principais formas de organização dos átomos encontradas nos metais.
Sistema Cúbico de Faces Centradas (CFC)
A célula unitária cúbica de faces centradas (CFC) possui átomos localizados nos vértices de um cubo e no centro de cada uma de suas faces.
Nesse caso, os átomos se tocam ao longo da diagonal das faces.
Entre os metais que apresentam esse tipo de estrutura estão:
- Alumínio;
- Cobre;
- Níquel;
- Ferro;
- Ouro;
- Prata.
A organização dos átomos nessa estrutura caracteriza uma importante configuração cristalina encontrada em diferentes materiais metálicos.
Sistema Hexagonal Compacto (HC)
A forma mais comum de representar o sistema hexagonal compacto (HC) consiste em dois planos, cada um formado por seis átomos dispostos nos vértices de um hexágono regular ao redor de um átomo central.
Entre esses dois planos existe um plano intermediário formado por três átomos localizados nos vértices de um triângulo equilátero.
Os átomos do plano intermediário se tocam com os átomos dos outros dois planos hexagonais.
Essa representação possui um número de átomos maior do que o necessário para representar uma célula unitária verdadeira. Entretanto, é uma forma que permite visualizar melhor a simetria hexagonal característica dessa estrutura.
Alguns metais que apresentam estrutura do tipo hexagonal compacto são:
- Zinco;
- Cádmio;
- Titânio;
- Magnésio.
A importância das estruturas cristalinas
A forma como os átomos estão organizados em uma estrutura cristalina é fundamental para compreender o comportamento dos metais. As diferentes configurações, como CCC, CFC e HC, fazem parte da estrutura dos materiais e são importantes para estudos relacionados à engenharia e à caracterização de materiais.
Conhecer essas estruturas permite compreender melhor a organização interna dos metais e sua relação com suas características e aplicações.