Acúmulo de elementos

A estrutura atômica essencial consiste no núcleo, juntamente com os prótons (com carga positiva) e nêutrons (eletricamente neutro), assim como os elétrons (com carga negativa).
1,836 elétrons formam a matéria de um próton ou um nêutron, respectivamente, ou seja, quase a totalidade da matéria de um átomo está concentrada no núcleo.
De acordo com o modelo atômico de Rutherford que foi introduzido e desenvolvido por Bohr, os elétrons movimentam-se ao redor do núcleo em órbitas definidas. Em um átomo, os elétrons podem ser distinguidos uns dos outros pela sua forma (círculos, reticências), pela sua posição em relação a si ou por seu tamanho. As propriedades físicas e as propriedades químicas de uma substância são baseadas na acumulação do reservatório atômica.

Magnitude dos átomos

Os elementos naturalmente e artificialmente gerados são organizadas de acordo com um aumento relativo da matéria atômica de tal forma que os elementos quimicamente relativos são organizados em um sistema periódico de elementos. A seqüência dos elementos é determinada pelo número ordinal Z que é respectivamente, idêntico ao número de prótons ou elétrons dos átomos de cada elemento. De um sistema periódico, a estrutura atômica pertencente ao elemento individual podem ser vistos diretamente.

Em materiais de átomos iguais ou diferentes eles são combinados em locais fixos uns aos outros. A distância dos átomos de um para outro resulta da intersecção dos poderes que se repelem (força Couloumb entre as distâncias atômicas), e que atraem (força de atração) uns aos outros. Sua diferença determina o montante da força restauradora em caso de mudança pela força da distância entre os átomos.

Ligação de forças no corpo sólido

As forças de ligação são forças atrativas entre cargas elétricas opostas. Existe uma distinção entre três tipos de uniões:

Ligação iônica: Ele se baseia em uma troca de elétrons dos elementos individuais onde se tem um

a última camada atômica no exterior preenchida, em grande medida.

Ligação atômica: os átomos de forma comum são encontrados na camada de valência, afim de preencher o escudo exterior. Os resíduos atômicos carregados positivamente são mantidos juntos. Estes podem ser um (Cl2), dois (O2), ou três (N2), comum em pares atômicos.

Ligação metálica: Elementos com um pequeno número de elétrons na camada de valência, são entregues uniformes e distribuídos em nuvens de elétrons livres móveis. Os elétrons de valência, assim, permanecem no vínculo e mantém positivamente os cátions metálicos juntos.

Figura 1: Os tipos de ligação de corpos sólidos

Acúmulo de corpos sólidos

O arranjo dos átomos de um corpo sólido pode ser amorfo ou cristalino:

Amorfo meio sem forma, os átomos não estão organizados segundo uma determinada regra, como, por exemplo com vidro.

Substâncias amorfas apresentam o mesmo comportamento em todas as suas propriedades vetoriais, seu estado é chamado de isotrópico.

Cristalina significa que os átomos estão dispostos de acordo com uma determinada regra, ou seja, eles têm um arranjo espacial periódico. Esta rede pode ser pensada como um deslocamento repetitivo de uma célula elementar ao longo dos eixos no espaço. A célula elementar é principalmente um menor elemento no espaço escolhido apropriadamente. A comprimento da aresta de uma célula elementar é chamado de constante de rede.

O estado dos cristais é anisotrópico, o que significa que suas propriedades vetoriais são dependentes de uma determinada direção.

Existem sete sistemas cristalinos que podem ser distinguidos de acordo com as três constantes de rede e os ângulos entre os eixos.

A maioria dos metais cristaliza em uma face cúbica centrada (CFC), em um corpo-centrado cúbicos (CBC) ou em um sistema cristalino hexagonal (hex), cujas células elementares serão mostradas a seguir.

Figura 2: Esquema de células elementares de acordo com diferentes modelos.

Na primeira coluna da figura dos centros de gravidade dos átomos são simbolizadas por meio de pequenas esferas. A segunda coluna dá um número mais realista do arranjo atômico. Aqui, você imagina todas as esferas uniformemente ampliada até o ponto onde as esferas primeiro tocam em

certas direções. Isso é chamado de a mais densa embalagem esférica ou o mais próximo da embalagem. Entre os átomos existem lacunas características que são chamados de acordo com o arranjo dos átomos vizinhos estruturas octaédricas ou tetraédricos coordenadas (terceira e quarta colunas).

Alguns dos metais têm estruturas de rede diferentes, dependendo da temperatura, as modificações chamadas alotrópicas. Começando com a temperatura mais baixa, as modificações são atribuídas às letras do certas direções alfabeto grego

Sob o efeito de cisalhamento altas tensões podem se formar individualmente em áreas do cristal e deslocar-se por muitas camadas atômicas. Os planos e direções cristalográficas que ocorrem os deslocamentos podem ser chamados de planos de deslizamento ou planos de escorregamento. Ambos são chamados de sistemas de escorregamento. Planos de deslizamento são caminhos, onde os átomos estão mais endereçados. Pré-requisito para deslizar sob tensão de tração, é que além da

uma tensão de cisalhamento suficientemente elevada também exista planos de deslizamento abaixo de 45 ° com a direção de corte. Se estes planos de rede estão bloqueados, a tensão de cisalhamento necessária não será obtida, a fratura na tração irá separar o material no início, ou seja, uma fratura frágil, sem deformação.

A estrutura cúbica de face centrada, tem um total de doze sistemas de escorregamento, para que os materiais metálicos com essa estrutura se distinguem por uma boa ductibilidade. Contrariamente, existem três sistemas de deslizamento no sistema hexagonal. É verdade que um corpo de cúbico

centrado pode ter até 48 sistemas de escorregamento, mas estes, no entanto, não são do mesmo valor. Assim, os materiais metálicos com essa estrutura devem ser classificados entre os dos outros dois sistemas, com referência à sua ductibilidade.

Figura 3: planos de deslizamento no sistema hexagonal e cúbica de face centrada.

As estruturas de rede de metais podem ser determinadas por meio de difração de raios-X.

Defeitos de Malha

Durante a solidificação de um metal ou uma cristalização das ligas metálicas, ocorre um fato de que os átomos se organizam rapidamente. Primeiro na cristalização0, depois crescem durante a remoção de calor até que uma estrutura de grãos ou cristais arrumados de um formato diferente é gerado. Cada um dos grãos é composto por uma imagem tridimensional no arranjo periódico de átomos, formando assim uma rede espacial. Eles são chamados policristais. Policristalino homogêneo dispõe de um único tipo de grão, enquanto os heterogêneos dispõem de vários tipos. Grãos do mesmo tipo são separadas umas das outras por fronteiras de grão, grãos de diferentes tipos de limites de fase. Mesmo metais puros não têm estrutura atômica ideal, durante a solidificação, ou seja, existem distúrbios de maior ou menor medida, os defeitos chamados rede.

Os desvios existentes em uma rede espacial podem ser diferenciados de acordo com aspectos geométricos como se segue:

• dimensional ou mancha em forma
• dimensional ou linha em forma
• dimensional ou a cara em forma, bem como
• espaço de dimensão ou prorrogado defeitos treliça.

Dimensão é entendida como extensões dos defeitos da rede que ultrapassam as dimensões atômicas.
Defeitos nas formas das linhas da rede, por exemplo, têm grandes dimensões em uma direção, na direção perpenperpendicular a ele têm dimensões atômicas apenas.

Espaços vazios caracterizam os locais em uma estrutura cristalina que não são ocupados por átomos.

Os espaços são gerados durante a solidificação e deformação plástica, bem como pelo efeito de radiação energética.
A concentração de vazios em uma rede cristalina está em equilíbrio termodinâmico e aumenta com a
temperatura. Por meio de resfriamento rápido uma concentração de espaços vazios acima do estado de equilíbrio pode ser gerada.

Deslocamentos

Os tipos básicos de deslocamentos se distinguem uns dos outros sejam eles lineare, espirais ou defeitos de estrutura.

Deslocamentos são ocorrem durante a solidificação e no estado fundido, estão presentes na dimensão de aprox. 107/cm2. Por meio do resfriamento rápido a densidade de discordâncias pode ser aumentada para cerca de 108/cm2. Além disso, uma deformação plástica leva a um aumento ocorrencia de deslocamentos para que a densidade de discordâncias aumente para cerca de 10 12/cm2.
A energia de deslocamento é na maioria das vezes superior a energia necessária para a formação de uma discordância.

Contornos de grão

Dependendo do seu tipo de formação dos contornos de grãos eles se destacam em sua formação. Falamos do contorno grãos de pequeno ângulo, se há ligeiras diferenças na orientação de dois cristais apenas. Se estes cristais são formados em cima de um recozimento de recuperação, a formação quente ou, por exemplo Era uma transformação, eles são chamados de limites dos subgrãos ou estrutura de subgrãos, respectivamente. Com maiores diferenças na orientação da estrutura cristalina é substituído por um mais ou menos desordenado arranjo atômico. Isso é chamado de contorno de grão de ângulo grande e pode ser comparado como um filme fino de estrutura desordenada com desvios locais na organização de defeitos.
Limite de escoamento, alongamento ou o comportamento do material por exemplo, dependem do tamanho do grão.

Outro tipo de defeito de estrutura são os limites de grãos individuais. Estas diferenças de orientação entre as partes da rede vizinha são caracterizadas pelo fato de que os átomos em ambos os lados de um plano de rede definidos são completamente simétricos. Como as peças de cristais vizinhos são idênticas, o plano de reflexão é chamado o limite de geminação ou contorno de grão duplo, respectivamente.

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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