O que é estrutura cristalina?
Uma estrutura cristalina é qualquer estrutura de íons, moléculas ou átomos mantidos juntos em um arranjo tridimensional ordenado. A estrutura cristalina é um dos dois tipos de ordenação estrutural dos átomos, sendo o outro a estrutura amorfa. A principal diferença na estrutura cristalina e amorfa é a ordem da estrutura. A estrutura cristalina pode ser considerada o mais alto nível de ordem que pode existir em um material, enquanto uma estrutura amorfa é irregular e carece do padrão de repetição de uma rede cristalina.
Simplesmente, a estrutura cristalina pode ser considerada como uma pequena caixa com átomos, moléculas ou íons localizados em áreas específicas da caixa. Os átomos dentro desta caixa representam o menor grupo de átomos repetidos em toda a molécula. Isso significa que cada átomo encontrado na pequena caixa continua a se repetir continuamente na mesma conectividade em todo o composto. O arranjo geral e a ordem dos átomos na estrutura estão diretamente relacionados às propriedades naturais do cristal. A estrutura cristalina é única e específica para cada material. Ou seja, não haverá nenhum outro complexo organizado exatamente da mesma maneira que qualquer outro. Essencialmente, a estrutura cristalina é o ‘marcador de identificação’ para o composto
Exemplos de estrutura cristalina
A estrutura cristalina do carbono é um exemplo antigo e uma ilustração de como o arranjo dos átomos define as propriedades de um cristal. O carbono pode existir em uma das três formas, e cada forma é significativamente diferente devido à sua estrutura cristalina. Por exemplo, o diamante e a grafite usada em um lápis são dois tipos de carbono completamente diferentes. Há um terceiro tipo, que não será discutido aqui, que ainda é diferente desses dois.
A questão é que cada uma dessas três formas de carbono possui propriedades diferentes devido à sua estrutura cristalina e arranjo de átomos. Nesse ponto, a ordem dos átomos dentro da estrutura do cristal determinará a maneira como o material se comporta. O tamanho da estrutura cristalina é definido pelo tamanho dos átomos, íons ou moléculas na estrutura. Por exemplo, átomos menores sugerem uma estrutura menor, enquanto átomos maiores sugerem uma estrutura maior. Como mencionado antes, esse arranjo determinará as propriedades dos materiais.
Considere, por exemplo, uma sala de aula de tamanho fixo. Se houver poucos alunos na sala, haverá mais espaço para cada aluno. Por outro lado, se mais alunos forem colocados no mesmo espaço, certamente haverá menos espaço para cada aluno. Além disso, pode-se imaginar que, se houver mais alunos na sala, o potencial para que aconteça mais é maior.
Tipos de ligação em estruturas cristalinas
Agora, entendemos que uma estrutura cristalina pode ser descrita como o arranjo tridimensional de átomos, moléculas ou íons dentro da estrutura. Outro ponto crítico é entender a conectividade. Alguém pode perguntar como esses átomos permanecem conectados. Para responder a isso, é preciso entender a vinculação. Como o nome indica, ligação é a maneira como átomos, íons ou moléculas em qualquer estrutura cristalina estão realmente conectados. Existem vários tipos de ligações que podem ser encontrados em estruturas cristalinas. Por exemplo, iônico, molecular, em rede e metálico são todos tipos de ligação.
Primeiro, a ligação iônica dentro de uma estrutura cristalina existe quando os componentes básicos da estrutura são apenas íons, partículas carregadas. Normalmente os materiais iônicos são mantidos juntos de forma muito rígida e quebram com o impacto.
Então, existem compostos com ligações moleculares em sua estrutura. Esses materiais contêm moléculas individuais como seu componente básico. Estruturas cristalinas contendo ligações moleculares não são mantidas juntas tão fortemente quanto as estruturas iônicas.
Em seguida, existe a ligação em rede, que é um tipo de ligação covalente . Em uma estrutura de cristal ligada covalentemente, cada componente é o mesmo e todos são mantidos juntos com muita força dentro da estrutura.
Finalmente, existe uma ligação metálica dentro de uma rede onde essencialmente as porções positivas e negativas do material são separadas. Os íons positivos, por exemplo, estão nas bordas da superfície, enquanto os íons negativos se movem livremente por todo o material.
Resumo da lição
No geral, para entender a estrutura cristalina, é preciso entender como a estrutura se conecta; que tipo de vínculo mantém a estrutura no lugar. O ponto a ser observado é que uma estrutura cristalina é qualquer estrutura de íons, moléculas ou átomos mantidos juntos em um arranjo tridimensional ordenado. Este arranjo específico do material determina todas as propriedades da molécula.
Termos chave
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- Estrutura Cristalina : estruturas de íons, moléculas e átomos mantidos juntos em uma configuração tridimensional
- Estrutura amorfa : estrutura que é irregular e não tem o padrão repetitivo da estrutura cristalina
- Ligação : a maneira como átomos, íons ou moléculas em uma estrutura cristalina estão conectados
- Ligação iônica : estrutura cristalina onde os componentes básicos da estrutura são apenas íons
- Ligação molecular : estrutura criada com moléculas individuais que não são tão fortes quanto as estruturas iônicas
- Ligação covalente : estruturas de cristal em rede
- Ligação metálica : uma ligação de cristal com partículas positivas e negativas separadas
Resultados de Aprendizagem
A conclusão desta lição deve ajudá-lo a se sentir confiante nas seguintes tarefas:
- Definir estruturas cristalinas
- Descreva como essas várias estruturas são criadas
- Identifique os tipos de ligação em estruturas cristalinas