Os átomos de impureza nos materiais cerâmicos podem formar soluções sólidas substitucionais ou intersticiais. Verdadeiro ou Falso? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pergunta se impurezas em cerâmicas podem gerar soluções sólidas tanto substitucionais quanto intersticiais. O conteúdo tratado é o de defeitos pontuais em materiais cerâmicos, especificamente as soluções sólidas. Para resolver, vamos revisar os dois tipos de solução sólida e ver sob que condições cada uma ocorre em cerâmicas.
Passo 2
Uma solução sólida substitucional ocorre quando o átomo de impureza substitui um átomo da rede cristalina. Em cerâmicas iônicas, isso exige que o raio iônico da impureza seja semelhante ao do íon substituído (diferença de até cerca de
), e que haja compatibilidade de carga para manter a eletroneutralidade (ou gerando defeitos compensadores, como vacâncias). Um exemplo clássico é o dopante
em
, onde
ocupa posições de
gerando vacâncias de oxigênio para compensar a carga.
Passo 3
Uma solução sólida intersticial em cerâmicas ocorre quando o átomo de impureza é pequeno o bastante para “encaixar-se” nos espaços (interstícios) da estrutura. Embora em cerâmicas os interstícios sejam geralmente menores que em metais (devido ao empacotamento iônico e forte ligação), átomos muito pequenos, como
,
ou pequenas impurezas de oxigênio extra em estruturas abertas (por exemplo, óxidos do tipo perovskita), podem ocupar esses interstícios. Um exemplo é a difusão de
em zircônia (
), onde
fica intersticial.
Passo 4
Como vimos, tanto os critérios de tamanho iônico e carga permitem substituições na rede, quanto impurezas suficientemente pequenas podem ocupar interstícios em certos arranjos cristalinos de cerâmicas. Portanto, ambas as soluções são possíveis, dependendo do tipo de átomo de impureza e da estrutura do material cerâmico.
Resposta
Verdadeiro.