Calculadora de célula unitária cúbica

Uma célula unitária cúbica é o menor volume cúbico repetitivo usado para descrever várias estruturas cristalinas importantes. Os arranjos cúbico simples, de corpo centrado e de faces centradas diferem na posição dos átomos e nas frações atômicas pertencentes a cada célula. Átomos nos vértices são compartilhados por oito células vizinhas, os das faces por duas, e o átomo no centro do corpo pertence inteiramente à própria célula. Essas regras resultam em um átomo por célula simples, dois por célula de corpo centrado e quatro por célula de faces centradas. A geometria relaciona a aresta da rede ao raio atômico quando os átomos são modelados como esferas rígidas em contato. Na estrutura cúbica simples, eles se tocam ao longo da aresta, então o raio é metade dela. Na estrutura de corpo centrado, o contato ocorre na diagonal do corpo, e o raio é a aresta multiplicada pela raiz quadrada de três e dividida por quatro. Na estrutura de faces centradas, o contato ocorre na diagonal de uma face, e o raio é a aresta multiplicada pela raiz quadrada de dois e dividida por quatro. A densidade do cristal é a massa da célula dividida por seu volume. A massa é o número de átomos por célula multiplicado pela massa molar e dividido pela constante de Avogadro. A conversão de uma aresta informada em angstroms usa a equivalência de um angstrom cúbico a 10 elevado a menos vinte e quatro centímetros cúbicos. Dividir a massa pelo cubo da aresta convertida fornece a densidade em gramas por centímetro cúbico. O fator de empacotamento atômico é a fração do volume da célula ocupada pelos átomos como esferas rígidas. Seu valor ideal é cerca de 0.5236 para a cúbica simples, 0.6802 para a de corpo centrado e 0.7405 para a de faces centradas. Um fator maior indica empacotamento mais eficiente, embora a densidade eletrônica real não seja delimitada por superfícies esféricas rígidas. O modelo ideal continua útil para comparar estruturas e conferir exercícios de cristalografia. Use um parâmetro de rede e uma massa molar da mesma fase cristalina pura. Temperatura, pressão, composição da liga, defeitos e transformações de fase podem alterar as dimensões e a densidade medidas. A calculadora supõe uma única espécie química com a geometria ideal selecionada e usa a constante exata de Avogadro vigente. É adequada para fins didáticos e avaliações preliminares de materiais; interpretações cristalográficas detalhadas devem usar dados de difração medidos, estimativas de incerteza e a base real da estrutura cristalina.