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No mundo de hoje, Cristalografia ganhou uma relevância sem precedentes. Seja no campo da política, da ciência, da cultura ou da tecnologia, Cristalografia tornou-se um tema de constante interesse e debate. Saber mais sobre Cristalografia e suas implicações é crucial para compreender o cenário atual e as tendências que estão definindo o rumo para o futuro. Neste artigo iremos explorar as diversas facetas de Cristalografia, desde a sua origem até ao seu impacto na sociedade atual, para oferecer uma visão completa e atualizada deste fenómeno.
A cristalografia é a ciência experimental que tem como objeto de estudo a disposição dos átomos em sólidos.
É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais.
O termo cristal pode ser usado em seu sentido mais amplo com modificadores indicando perfeição de desenvolvimento. Sendo assim são classificados em:
Embora a maioria das substâncias, tanto naturais como sintéticas sejam cristalinas, a algumas delas falta qualquer estrutura interna ordenada. Diz-se que tais substâncias são amorfas. As substâncias amorfas de ocorrência natural, recebem o nome de mineralóides.
A cristalografia é uma ciência relativamente recente. Foi René Just Haüy, que viveu nos finais do século XVIII, princípios do século XIX, quem conseguiu que a cristalografia se tornasse uma ciência matemática exata, a partir da classificação de cristais de determinadas formas. Christian Westfeld (1746-1823) definiu o conceito de célula unitária. Christian Weiss (1780-1856) classificou os cristais nos diferentes sistemas cristalográficos que são atualmente utilizados e em 1848, Auguste Bravais (1811-1863) demonstrou que existem apenas 14 maneiras diferentes de preencher todo o espaço com unidades que se repetem e que não deixem vazios ou sobreposições, essas unidades são conhecidas como redes de Bravais.
A cristalografia moderna tem por objetivo essencialmente o conhecimento da estrutura dos materiais a nível atômico, independentemente do seu estado físico e de sua origem, e das relações entre essa estrutura e suas propriedades. Esta definição foi se estabelecendo a partir de 1911, quando a primeira experiência de difração de raios-X foi realizada no laboratório de Max von Laue tendo como resultado duas descobertas fundamentais: a natureza eletromagnética dos raios-X e a natureza descontínua da matéria. Estabeleceu-se, desta forma, o fato de todos os materiais serem constituídos por átomos e/ou moléculas que, nos cristais, apresentam distribuição periódica tridimensional definindo uma rede tridimensional de difração para raios-X de comprimento de onda da ordem de 1Å, o retículo cristalino.
Entretanto, materiais que apresentam ordem apenas bi ou monodimensional apresentam padrões de difração típicos e podem ser analisados por técnicas difratométricas. Finalmente, partículas de dimensões adequadas, dispersas em um meio de densidade eletrônica diferente, apresentam efeitos de espalhamento que podem ser observados utilizando-se a técnica de espalhamento de raios-X a baixo ângulo, usualmente conhecida por sua sigla SAXS. Nêutrons ou elétrons, com comprimento de onda associado adequado, também são utilizados com a finalidade de caracterização estrutural de materiais.
Para marcar o centenário da cristalografia moderna, foi celebrado em 2014 o Ano Internacional da Cristalografia por decisão da Assembleia Geral das Nações Unidas.
Antes do uso de técnicas de difração de raios X a cristalografia estudava os cristais baseando-se nas suas propriedades geométricas, isto é, sua simetria e sua regularidade.
A técnica de difração de raios X serve não apenas para determinar a estrutura dos cristais, que foi sua principal utilização no início, mas também para vários outros objetivos como análise química de amostras, determinação da orientação cristalina (ver índice de Miller) e estudar o equilíbrio de fases.
A cristalografia de raios X também tem várias aplicações em outras áreas como biologia, medicina e engenharia.
Outras técnicas foram desenvolvidas para se estudar outras características dos materiais que não podiam ser estudadas com os raios X, as principais são a difração de elétrons e a difração de nêutrons: