CERÂMICAS CRISTALINAS

1 - Cerâmicas são definidas como materiais inorgânicos não metálicos que utilizam alta temperatura em seu processamento.

2 - São materiais cujas ligações químicas são majoritariamente iônicas e covalentes, com predominância das iônicas.

3 - As cerâmicas iônicas são formadas por íons de cargas opostas. É a atração eletrostática entre os íons de cargas opostas que mantém a estrutura íntegra. Algumas condições são necessárias para garantir a estabilidade da estrutura.

4 - Os vizinhos mais próximos de um dado íon são todos íons de carga oposta. Com isto, sempre haverá forças elétricas atrativas entre íons próximos.

5 - A estrutura deve ser eletricamente neutra, ou seja, a soma das cargas positivas deve ser igual em módulo à soma das cargas negativas. Esta condição seleciona os íons constituintes do material.

6 - Os íons possuem tamanhos diferentes. Em geral, os cátions são menores de que os ânions. O tamanho dos íons impõe mais uma condição para a construção da estrutura. Os íons menores ocupam posições entre os íons maiores, ou seja, em seus interstícios. Assim, os íons menores devem caber nos interstícios dos íons maiores.

7 - O tamanho referencial para o íon menor é aquele em que o íon se encaixa perfeitamente no interstício. Íons maiores de que este valor afastam os demais íons de suas posições, até que a deformação da rede a torne instável. Íons menores de que o valor referencial tornam a rede instável.

8 - Existem diferentes arranjos entre íons maiores e íons menores. Cada tipo de arranjo possui um tamanho referencial de interstício que determina o intervalo de tamanho aceitável do íon menor. A tabela a seguir mostra o tipo de arranjo entre os íons, o intervalo de tamanho destes, representado pela razão entre os tamanhos dos íons menor e maior, e o número de coordenação do íon menor para cada tipo de arranjo. O número de coordenação é o número de vizinhos mais próximos de um dado átomo.

Arranjo Geométrico Relação de Raios Rm/RM Número de Coordenação
Linear <0,155 2
Trigonal Planar 0,155 – 0,225 3
Tetraédrica 0,225 – 0,414 4
Quadrada Planar 0,414 – 0,732 4
Octaédrica 0,414 – 0,732 6
Cúbica de Corpo Centrado 0,732 – 0,999 8


9 - Esta tabela permite com que seja previsto o tipo de arranjo entre os íons a partir de seus tamanhos. Porém há limitações: (1) os átomos possuem diferentes tamanhos. Portanto, o tamanho exato deve ser conhecido para cada situação. (2) os íons não são perfeitamente esféricos, como supõe o modelo. (3) a ligação entre os átomos não é puramente iônica. Existe um caráter covalente.




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