Material de apoio CABENS outubro de 2011 A.· devem ter também esta ordem de grandeza. No espectro

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  • Difrao

    Material de apoio

    CABENS

    outubro de 2011

    A.C.Neiva

  • DRX difrao de raios X

  • Lei de Bragg n = 2 d sen interferncia construtiva

    DRX difrao de raios X

    a diferena de trajetos entre

    os diferentes raios paralelos

    corresponde a um mltiplo de

    seu comprimento de onda

  • r + r = d sin + d sin = n

  • B

    C F

    D

    BD - 6 comprimentos de onda

    CD - 7 comprimentos de onda

    CF - 1 comprimento de onda

    ngulo : entre as duas linhas tracejadas

    n = 2 d sen ( 2 )

  • Se tivermos, por exemplo, um cristal de cobre, que tem um arranjo

    cbico de face centrada, haver diversas distncias interatmicas

    ou, mais precisamente, diversas distncias interplanares

    diferentes.

    Cada uma delas ser responsvel pela interferncia construtiva

    (que denominaremos picos) em n ngulos .

    Se esquecermos as inteferncias com n > 1, teremos um ngulo

    para cada distncia interplanar (ou seja, para cada famlia de

    planos do arranjo cristalino).

    Este conjunto de distncias interplanares caracterstico de cada

    simetria cristalina cbica, hexagonal, tetragonal, etc , de

    modo que o conjunto de picos permite determinar tanto a simetria

    como o parmetro de rede do arranjo cristalino.

  • Se o arranjo cristalino contiver, por exemplo, dois tipos de tomos, pode-se diferenciar o efeito de cada um deles, uma vez que o espalhamento da radiao depende do tipo de tomo. Pode-se, assim, determinar as posies de cada espcie na clula unitria, a taxa de ocupao, etc.

    Alm de permitirem a identificao da estrutura cristalina

    propriamente dita, os difratogramas permitem ainda a determinao de tamanhos de gro (ou seja, tamanho dos cristais em uma microestrutura), de tenses internas, de defeitos cristalinos, etc.

  • Para uma dada faixa de valores de d, existe

    uma faixa ideal de comprimentos de onda

    adequados para caracterizao por difrao.

    As distncias interplanares so valores

    tipicamente da ordem de alguns angstrons,

    de modo que os comprimentos de onda

    devem ter tambm esta ordem de grandeza.

    No espectro eletromagntico, estes

    comprimentos de onda correspondem aos

    raios X.

  • elemento K * K 2 (forte) K 1 (muito forte) K 1 (fraca)

    Cr 0,229100 0,2293606 0,228970 0,208487

    Co 0,1937355 0,1939980 0,1936042 0,175661

    Fe 0,1790260 0,1792850 0,1788965 0,162075

    Cu 0,1541838 0,1544390 0,1540562 0,392218

    Mo 0,0710730 0,0713590 0,0709300 0,0632288

    Tabela 3.7 Comprimento de onda das radiaes mais utilizadas em difrao de raios X, em nm

  • No caso de eltrons, utilizam-se mais freqentemente feixes com energias em torno de 100 a 300 keV energias consideradas altas, encontradas nos

    microscpios eletrnicos de transmisso.

    1.E-09

    1.E-08

    1.E-07

    1.E-06

    1.E-05

    1.E-04

    1.E-03

    1.E-02

    1.E-01

    1.E+00

    1.E+01

    1.E+02

    1.E+03

    1.E+04

    1.E+05

    1.E+06

    1.E+07

    1.E+08

    1.E-13 1.E-12 1.E-11 1.E-10 1.E-09 1.E-08 1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03

    Log comprimento de onda (m)

    Lo

    g e

    ne

    rgia

    (e

    V)

    ftons

    eltrons

    nutrons

    Raios gama

    Raios X

    Ultravioleta

    Luz visvel

    Infravermelho

    Microondas

    Rdio

    MET

    MEV

  • RA

    IOS

    X

    Vantagens

    Equipamento razoavelmente simples

    Operao simples

    Boa definio

    Depende Alta penetrao

    Desvantagens

    No pode ser localizada em uma micro-regio

    Pouco sensvel para elementos leves

    Diferencia pouco entre elementos com nmeros atmicos prximos

    ELT

    RO

    NS

    Vantagens Pode ser localizada em uma micro-regio escolhida (no MET)

    Permite estudar relaes de orientao entre diferentes cristais

    Depende Penetrao pequena

    Desvantagens

    Exige equipamento sofisticado, com alto vcuo

    Exige operador experiente

    Para transmisso, amostra precisa ser muito fina

    NU

    TRO

    NS

    Vantagens

    Sensvel para elementos leves, em particular para hidrognio

    Diferencia bem entre elementos com nmeros atmicos prximos

    Diferencia difeentes estados magnticos

    Permite estudo de clulas unitrias grandes

    Depende Alta penetrao

    Desvantagens

    Exige reator nuclear ou equipamento congnere

    Pode no diferenciar determinados pares de elementos

    No pode ser localizada em uma micro-regio

  • Filme de SmCo5 sobre Cr

  • -30000

    -10000

    10000

    30000

    50000

    70000

    5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

    2 theta (graus)

    inte

    ns

    ida

    de

    01-072-0596 Ca(SO4) (H2O)2PADRO

    Ficha

    JCPDS

  • cobre

    Cu2O

    cobre

    CuO

  • 0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

    Sn / %

    Zn

    / %

    contorno

    grade

    solub

    Ltigres

    Lleoes

    Lproceres

    Lpainel

    Lpira

    Lespada

    Lmarcha

    LRP

    LIM

    Sn

    Zn

    Cu

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

    Sn / %

    Zn

    / %

    contorno

    grade

    solub

    Ctigres

    Cleoes

    Cproceres

    Cpainel

    Cmarcha

    CRP

    CIM

    Sn

    Zn

    Cu

  • local: TNE-1 TNO-7 TNO-5 IM-7 PDF-6 PJB-6 IM-9 MT-12 PDF-7 RP-3 TNO-4 TNO-6

    espectro: 1536 1708 1534 1707 1698 2008 2063 2068 1697 2009 1532 1535

    cor: verde verde verde verde verde verde verde verde marrom marrom marrom marrom

    CuSO4 XX

    Cu2SO4 X

    Cu3SO4(OH)4 XXX X

    Cu4SO4(OH)6.H2O X XX

    Cu4SO4(OH)6 XXX X XXX

    Cu2O X X XX XX XX X XX XXX

    CuO XXX X X

    CuCl X XX

    SnO2 XX XXX XXX XX

    SnSO4 X

    Sn3S4 XX XX XXX X

    FeO(OH) X X X XX

    Fe2O3 XXX XX

    Fe3O4 X X

    Fe2O3 H2O X

    ZnO XXX X XXX XXX

    Zn(OH)2 XX X

    ZnS X

    PbSO4 XX

    SiO2 X XX

    Cu XXX

    Cu3Zn2 X*

    Fe XX XXX

  • copper + S1 bronze + S1 copper + S2 bronze + S2

    First day of treatment

    copper + S1 bronze + S1 copper + S2 bronze + S2

    Third day of treatment

    copper + S1 bronze + S1 copper + S2 bronze + S2

    End of treatment (fifth day)

    copper + S1 bronze + S1 copper + S2 bronze + S2

    Treated samples exposed to air, after eleven days

    copper + S1 bronze + S1 copper + S2 bronze + S2

    Treated samples exposed to .5M NaCl solution for three days

    preparao

    aps 11 dias

    aps 3 dias em

    0,5M NaCl

  • Figura 4 Imagem em MEV de cobre puro tratada com S1.

    Corte transversal com aumento original de 5000x.

    b

    3,8 m

    2,7 m

    a

    10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH )

    3

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH )

    3

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH )

    3

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH )

    3

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH )

    3

    Cu

    2O

    Cu

    Cl

    Cu

    2O

    Cu

    2O

    Cu

    2O

    Cu

    2O

    Cu

    Cu

    Cl

    Cu

    Cl

    Cu

    Cl

    Cu

    Cl

    Cu

    Cl

    Cu

    CuCu

    2

    10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu

    2C

    l(O

    H) 3

    Cu 2

    O

    Cu

    Cl

    Cu

    Cl

    Cu 2

    O

    Cu

    Cl

    Cu C

    u

    Cu

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu

    2O

    Cu

    2C

    l(O

    H) 3

    Cu

    2C

    l(O

    H) 3

    Cu 2

    O

    Cu

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu

    2(N

    O3)(

    OH

    ) 3

    Cu

    Cl

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    (NO

    3)(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    O

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    Cu 2

    Cl(

    OH

    ) 3

    2

    S1

    SEM, surface, on copper

    10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Cu2C

    l(OH

    )3

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu(N

    O3)(O

    H)3

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    CuC

    l

    CuC

    l

    CuC

    l

    CuC

    l

    CuC

    l

    Cu

    2C

    l(OH

    )3

    Cu2C

    l(OH

    )3

    Cu2C

    l(OH

    )3

    Cu

    Cu

    Cu

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu2C

    l(OH

    )3

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    Cu(N

    O3)(O

    H)

    CuC

    l

    Cu

    2

    10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Cu

    2(N

    O3

    )(O

    H)

    Cu

    2C

    l(O

    H)3

    Cu

    2C

    l(O

    H)3

    Cu

    2(N

    O3

    )(O

    H)

    CuC

    l

    Cu

    2C

    l(O

    H)3

    Cu

    2C

    l(O

    H)3