D1 Difração de raios X (XRD)

Tópico

A difração de raios X deste metal, o método experimental descrito por este modelo, envolve direcionar um feixe de raios X sobre a amostra e registrar, em função do ângulo de incidência, a intensidade da radiação difratada pela amostra. A lei de Bragg interpreta os ângulos nos quais essa difração ocorre, identificando a partir deles tanto as fases cristalinas presentes neste metal quanto o espaçamento interplanar dos planos atômicos de cada uma dessas fases. O fato de duas fases cristalinas diferentes apresentarem espaçamentos interplanares diferentes significa que, de acordo com a lei de Bragg, cada uma delas difrata em um ângulo diferente, permitindo distingui-las uma da outra dentro do mesmo padrão de difração.

Esse mesmo padrão de difração, além de revelar os ângulos nos quais cada fase cristalina aparece, também revela a largura dos picos de difração correspondentes a cada fase. A equação de Scherrer converte a largura desse pico no tamanho do cristalito da fase correspondente: quanto menor o cristalito difratante, menor o número de planos atômicos consecutivos que contribuem para o reforço construtivo da difração e, consequentemente, mais largo será o pico resultante. O fato de os picos de difração desse metal serem mais largos significa que, de acordo com a equação de Scherrer, o tamanho do cristalito estimado a partir deles é menor.

Esse mesmo alargamento dos picos de difração, contudo, não se deve apenas ao tamanho do cristalito já estimado pela equação de Scherrer, mas também à microdeformação acumulada na amostra. É a análise de Williamson-Hall que separa, dentro desse alargamento, a contribuição de cada um desses dois fatores: comparando como a largura dos diferentes picos de difração nessa amostra varia com o ângulo em que cada um aparece, essa análise distingue a contribuição que não depende desse ângulo, atribuível ao tamanho do cristalito, da contribuição que depende dele, atribuível à microdeformação. O fato de a microdeformação acumulada nesta amostra ser maior significa que, de acordo com esta análise de Williamson-Hall, uma porção maior do alargamento total do pico é atribuída a ela, em vez do tamanho do cristalito.

Portanto, este modelo, com a lei de Bragg e o padrão de difração com o qual foi estabelecido, alimenta outros dois modelos neste conjunto: um que descreve as fases deste metal, com as fases cristalinas que a lei de Bragg já identifica, e outro que descreve o tamanho do grão deste metal, com o tamanho do cristalito que a equação de Scherrer já estima dentro desse mesmo padrão de difração. O fato de a lei de Bragg e a equação de Scherrer serem reutilizadas, para o mesmo propósito, em outro modelo de um conjunto diferente de materiais — o que descreve a difração de raios X de uma cerâmica — significa que este método experimental não é exclusivo de metais, mas sim um método compartilhado por grande parte deste conjunto de modelos, sempre que houver uma fase cristalina a ser identificada.

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