16. O que é solução sólida? O que diferencia uma solução sólida substitucional de uma solução sólida intersticial e uma ordenada?

Solução Sólida é a mistura de estruturas cristalinas de metais de modo que um incorpora o outro (como por exemplo, a formação de ligas metálicas). O átomo estranho é chamado de soluto, enquanto que a estrutura cristalina pura é chamada de solvente. Nas soluções sólidas substitucionais, o soluto se agrega ao solvente substituindo um dos átomos do cristal puro - substituição desordenada. Nas soluções sólidas ordenadas, a substituição é igual a substitucional, mas de maneira ordenada. Nas soluções intersticiais,
o soluto ocupa os espaços vazios da estrutura cristalina do solvente. Quanto menor o átomo do soluto, mais fácil de se ocorrer, ou seja, baixo FEA ajuda nessa solução.

Passo 1

O enunciado pergunta sobre o conceito de solução sólida em metais e quer distinguir três tipos principais: solução sólida substitucional desordenada, solução sólida intersticial e solução sólida substitucional ordenada. O conteúdo aqui é Ciência dos Materiais, mais especificamente o estudo de ligas metálicas e arranjos cristalinos.

Passo 2

Definimos solução sólida como uma fase cristalina única em que átomos de um elemento (soluto) ficam incorporados na rede cristalina de outro elemento (solvente). Em outras palavras, o soluto “dissolve‐se” no solvente, mantendo a estrutura básica do cristal.

Passo 3

Na solução sólida substitucional desordenada, átomos de soluto entram no cristal do solvente substituindo aleatoriamente átomos de solvente em pontos de rede. Não há padrão de ordem entre as posições ocupadas pelo soluto: a distribuição é estatística e desordenada.

Passo 4

Na solução sólida intersticial, o soluto é suficientemente pequeno para ocupar os espaços vazios (interstícios) entre os átomos do solvente, sem substituir nenhum átomo da rede. Quanto menor o tamanho do átomo de soluto em relação ao do solvente, mais facilmente ele cabe nos interstícios e forma esse tipo de solução.

Passo 5

Na solução sólida substitucional ordenada, o soluto também substitui átomos do solvente, mas de maneira regular e periódica, seguindo um arranjo cristalográfico definido. Isso gera superestruturas ou compostos intermetálicos com estequiometria fixa e padrões de ocupação repetitivos.

Resposta

Solução sólida é uma fase cristalina única onde soluto e solvente formam um arranjo misto.
– Substitucional desordenada: o soluto ocupa aleatoriamente posições de átomos de solvente.
– Intersticial: o soluto ocupa espaços vazios entre átomos do solvente, sem substituir ninguém.
– Substitucional ordenada: o soluto substitui átomos de solvente seguindo um padrão regular, gerando superestruturas.

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