O caso clássico de solução sólida intersticial é:
A) zinco no cobre
B) estanho no cobre
C) níquel no alumínio
D) carbono no ferro
E) chumbo no alumínio
A) zinco no cobre
B) estanho no cobre
C) níquel no alumínio
D) carbono no ferro
E) chumbo no alumínio
Passo 1
O enunciado pergunta qual dos pares dados representa um caso clássico de solução sólida intersticial. As alternativas são:
A) zinco no cobre
B) estanho no cobre
C) níquel no alumínio
D) carbono no ferro
E) chumbo no alumínio
A) zinco no cobre
B) estanho no cobre
C) níquel no alumínio
D) carbono no ferro
E) chumbo no alumínio
O que é pedido: identificar qual desses pares tem o soluto ocupando sítios intersticiais da rede do solvente (ou seja, soluto muito pequeno que entra nos espaços entre os átomos do metal hospedeiro).
Passo 2
O que é uma solução sólida intersticial — explicação didática e sem pular etapas:
- Em uma solução sólida dois elementos misturam-se na fase sólida. Existem dois tipos principais: intersticial e substitucional.
- Solução substitucional: átomos do soluto substituem (trocam de lugar com) átomos do solvente na rede cristalina. Isso acontece quando os tamanhos atômicos e outros fatores são parecidos.
- Solução intersticial: átomos de soluto ocupam os espaços (sítios intersticiais) entre os átomos do solvente, sem substituir átomos do solvente. Para isso, o átomo do soluto precisa ser muito menor que os átomos do solvente, caso contrário não cabe nos espaços.
- Intuição simples: imagine uma rede de bolas grandes (átomos do solvente); se você tentar colocar bolas grandes (soluto grande) elas não cabem entre as bolas grandes, mas bolinhas bem pequenas (soluto pequeno) podem se alojar nos “buracos” entre elas.
Passo 3
Critérios práticos para formar solução intersticial (resumo tipo “receita” que ajuda na prova):
- Tamanho relativo: o raio atômico do soluto deve ser bem menor que o do solvente (regra prática: soluto muito menor, tipicamente < ~60% do raio do solvente — isso só para intuir).
- Soluto geralmente é elemento pequeno como H, C, N, O em metais.
- Solução intersticial causa forte distorção da rede (porque o pequeno “espremido” empurra vizinhos) e isso altera propriedades mecânicas (endurecimento).
- Exemplos clássicos:
em (aços), em metais, em (nitretos).
Passo 4
Aplicando a ideia aos itens do enunciado, um por um, com justificativa simples e prática para a prova:
A) zinco no cobre
- Zinco (
) e cobre ( ) têm tamanhos atômicos parecidos (ambos são metais próximos na Tabela Periódica). Na prática formam ligas substitucionais como a latão ( ). Portanto não é intersticial.
B) estanho no cobre
- Estanho (
) e cobre também têm tamanhos comparáveis; ligas históricas como o bronze ( ) envolvem substituição/compostos e não o encaixe intersticial típico de átomos muito pequenos. Logo não é intersticial.
C) níquel no alumínio
- Níquel (
) e alumínio ( ) são metais com tamanhos na mesma ordem; a mistura tende a formar solução substitucional ou intermetallicos (por exemplo compostos ), não o caso clássico de um átomo pequeno entrando nos interstícios. Então não é intersticial.
D) carbono no ferro
- Carbono (
) é um átomo bem pequeno comparado ao ferro ( ). Na prática o carbono ocupa sítios intersticiais na rede do ferro e é o caso clássico: aços são ferro com carbono intersticial. Este é exatamente o exemplo clássico que todo curso cita para soluções intersticiais.
E) chumbo no alumínio
- Chumbo (
) é relativamente grande; não cabe em sítios intersticiais do alumínio e tem solubilidade muito baixa em ; portanto não é intersticial.
Passo 5
Por que o
em
é o caso clássico — mais didática rápida para você fixar para a prova:
- O átomo de carbono é pequeno e entra nos sítios intersticiais da rede cúbica do ferro (tanto na ferrita BCC quanto em sítios da estrutura austenita FCC, dependendo da temperatura), sem trocar de lugar com átomos de ferro.
- Esse encaixe intersticial distorce a rede cristalina e impede o movimento de discordâncias (defeitos responsáveis pelo escoamento). Resultado prático: pequenas quantidades de carbono aumentam muito a resistência e dureza do ferro — é exatamente o princípio do aço.
- Por isso, quando o enunciado pede “caso clássico de solução sólida intersticial”, a resposta de cor é sempre “carbono no ferro”.
Passo 6
Resumo rápido para marcar na prova:
- Procure o soluto muito pequeno (H, C, N, O) combinado com um metal hospedeiro grande (Fe, etc.).
- Entre as alternativas dadas, só o par que tem esse comportamento é o de carbono no ferro.
Resposta
D) carbono no ferro