O que significa cristalino?
Cristalino é um adjetivo que descreve a ordenação translacional periódica de átomos ou moléculas dentro de um sólido. Os átomos ou moléculas formam um arranjo tridimensional dentro de uma única unidade repetitiva chamada célula unitária. A estrutura da célula unitária se repete em todas as direções em espaçamento regular, preenchendo uma grade tridimensional regular chamada treliça. Um alto grau dessa ordenação, ou cristalinidade, é a propriedade necessária para que um sólido seja classificado como um cristal.
Os sólidos cristalinos podem ser dos seguintes tipos, dependendo da natureza da ligação entre as células unitárias dentro da rede:
- Metálico
- iônico
- Rede (covalente estendida)
- Molecular
O grau de cristalinidade de um sólido afeta as propriedades do sólido, como densidade, dureza, transparência e taxa de difusão. Embora os cristais sejam frequentemente associados à transparência, os sólidos não cristalinos (amorfos), como o vidro, também podem ser cristalinos. Ao contrário, embora um pedaço de metal não se pareça com um cristal, ele pode, de fato, estar em estado cristalino.
Os estados cristalinos são extremamente úteis ao estudar a estrutura de um material e procurar defeitos e deslocamentos dentro do estado cristalino ou para entender as propriedades desejadas do material, como bandas proibidas em semicondutores e condutividade elétrica em outros materiais.
A Industriapedia explica o cristalino
A compreensão da propriedade da cristalinidade começa com a compreensão das propriedades básicas de uma rede. As redes podem existir em qualquer dimensão. Uma rede unidimensional é mais facilmente explicada como uma linha de pontos espaçados em distâncias iguais. Uma célula unitária é o espaço entre dois pontos.
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Movendo-se para redes bidimensionais, imagine uma série de redes unidimensionais alinhadas, linha por linha, em um plano bidimensional. Os pontos em cada linha não precisam estar alinhados, tornando possível ter diferentes redes bidimensionais associadas a diferentes ângulos. A célula unitária compreende a caixa criada por quatro pontos.
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As redes tridimensionais repetem essas redes bidimensionais em distâncias regularmente espaçadas acima e abaixo do plano, novamente em ângulos diferentes. As caixas criadas por oito pontos proximais criam a unidade de repetição da célula unitária. No espaço tridimensional, existem sete formas de células unitárias, que se arranjam para formar 14 tipos possíveis de redes (redes de Bravais). Nos sólidos cristalinos, cada uma dessas células unitárias contém os mesmos átomos ou moléculas arranjadas da mesma maneira. Os conteúdos podem ser orientados de várias maneiras no caso especial de presença de elementos de simetria. São esses preenchimentos ordenados de redes que criam o estado cristalino.
A estrutura da rede, célula unitária e conteúdo e composição da célula unitária são determinados através de um experimento de difração, geralmente usando raios-X, mas a difração de nêutrons é usada em certos casos. O comprimento de onda do raio-X escolhido é pequeno o suficiente para determinar as distâncias entre os átomos em uma célula unitária. Usando difração, os cientistas podem determinar a estrutura química de moléculas, materiais metálicos, materiais cerâmicos e até mesmo moléculas biológicas, como DNA ou proteínas.