Que critérios definem se a solução sólida será substitucional ou intersticial?
Passo 1
O enunciado pergunta quais são os critérios que determinam se uma solução sólida em metais será do tipo substitucional ou intersticial. O conteúdo envolve as regras de Hume-Rothery para solução substitucional e o conceito de razão de raio atômico para solução intersticial.
Passo 2
Critérios para solução sólida substitucional (regras de Hume-Rothery):
- Tamanho atômico: a diferença percentual entre os raios atômicos do solvente e do soluto deve ser menor que
. - Estrutura cristalina: solvente e soluto devem possuir a mesma estrutura (cúbica de face centrada, cúbica de corpo centrado, hexagonal compacta etc.).
- Valência: elementos com valências semelhantes tendem a se dissolve mais facilmente.
- Eletronegatividade: quanto mais próximas forem, maior a solubilidade, pois reduz-se a tendência à formação de compostos intermetálicos.
Passo 3
Critérios para solução sólida intersticial:
- Tamanho atômico do soluto: o raio atômico do soluto deve ser pequeno o suficiente para caber nos interstícios do retículo do solvente. Em geral, requer-se
- Concentração baixa: apenas pequenas frações atômicas de soluto cabem nos interstícios sem deformar demais a rede cristalina.
- Afinidade química: o soluto deve interagir quimicamente de forma compatível com o metal-solvente para não precipitar compostos isolados.
Passo 4
Em resumo, se o átomo soluto for de tamanho e natureza química semelhantes aos do solvente e vier a substituir posições na rede cristalina, a solução é substitucional; se o átomo soluto for muito menor e ficar nos espaços (interstícios) do retículo do solvente, a solução é intersticial.
Resposta
Solução substitucional: aplica-se quando o soluto tem raio atômico até
diferente, estrutura cristalina igual, valência e eletronegatividade semelhantes.
Solução intersticial: ocorre quando o soluto é pequeno ( ), em baixas concentrações e compatível quimicamente com o metal-base.
Solução intersticial: ocorre quando o soluto é pequeno (