8 Defeito cristalino do tipo vacância ocorre devido:
(A) Imperfeição cristalina da fase matriz.
( B ) Imperfeição estequiométrica dos átomos adjacentes da fase principal constituinte do material.
(C) Imperfeição durante a solidificação do material.
(a) Imperfeição na geração dos átomos vizinhos da organização cristalina.
(A) Imperfeição cristalina da fase matriz.
( B ) Imperfeição estequiométrica dos átomos adjacentes da fase principal constituinte do material.
(C) Imperfeição durante a solidificação do material.
(a) Imperfeição na geração dos átomos vizinhos da organização cristalina.
Passo 1
O enunciado pergunta: “Defeito cristalino do tipo vacância ocorre devido:” e apresenta quatro alternativas:
- (A) Imperfeição cristalina da fase matriz.
- (B) Imperfeição estequiométrica dos átomos adjacentes da fase principal constituinte do material.
- (C) Imperfeição durante a solidificação do material.
- (a) Imperfeição na geração dos átomos vizinhos da organização cristalina.
O objetivo é escolher qual alternativa explica corretamente a causa do defeito do tipo vacância.
Passo 2
O que é uma vacância?
Uma vacância é um defeito pontual onde um sítio da rede cristalina que deveria estar ocupado por um átomo está vazio. Em outras palavras: falta um átomo numa posição da rede. Isso altera propriedades físicas (difusão, resistência, condutividade, etc.), e é um tipo bem conhecido de defeito pontual.
Uma vacância é um defeito pontual onde um sítio da rede cristalina que deveria estar ocupado por um átomo está vazio. Em outras palavras: falta um átomo numa posição da rede. Isso altera propriedades físicas (difusão, resistência, condutividade, etc.), e é um tipo bem conhecido de defeito pontual.
Passo 3
Quais são as causas gerais que geram vacâncias? Vou listar e explicar cada uma de forma simples e prática:
- Formação térmica (vacâncias de equilíbrio): à temperatura finita, átomos têm energia térmica e alguns sítios ficam desocupados. A concentração de vacâncias em equilíbrio é dada por:
onde
é o número de vacâncias,
é o número total de sítios de rede,
é a energia de formação de vacância,
é a constante de Boltzmann e
é a temperatura absoluta. Essa fórmula diz: quanto maior
, maior a fração de sítios vazios (vacâncias).
- Solidificação e resfriamento rápido: durante a solidificação ou um resfriamento rápido, a estrutura cristalina pode “congelar” defeitos que existiam no líquido ou que não tiveram tempo suficiente para ser recombinados; isso cria vacâncias residuais. Processos não-ideais de crescimento cristalino também deixam sítios vazios.
- Não-estequiometria (em compostos iônicos): em certas fases que não são exatamente estequiométricas, a falta de alguns átomos (vacâncias de cátions ou ânions) é parte da composição; por exemplo, óxidos com excesso de oxigênio podem apresentar vacâncias de cátions. Essas vacâncias são uma forma de defeito controlado pela composição.
- Irradiação e deformação plástica: radiação ou esforço mecânico podem deslocar átomos e criar vacâncias (e intersticiais).
Passo 4
Analisando as alternativas em relação às causas acima:
- (C) “Imperfeição durante a solidificação do material.” Isso está correto: solidificação imperfeita ou resfriamento rápido podem deixar sítios vazios — é uma causa clássica de vacâncias. Portanto (C) é uma alternativa válida e direta.
- (B) “Imperfeição estequiométrica dos átomos adjacentes…” Tem um fundo de verdade: em fases não-estequiométricas os vacâncias podem existir como parte da composição (ex.: vacâncias de cátions em certos óxidos). No entanto, a redação está confusa: vacância é falta de átomo num sítio, e a não-estequiometria pode tanto causar vacâncias quanto envolver outros tipos de defeitos. Assim (B) pode ser verdadeiro em contextos específicos (compostos iônicos não-estequiométricos), mas não é a causa geral e direta do tipo vacância em metais ou em muitos cristais simples.
- (A) “Imperfeição cristalina da fase matriz.” Isso descreve o que é uma vacância (ou classifica o defeito) — é uma imperfeição cristalina — mas não responde ao “devido a:” (ou seja, não é uma causa, é uma descrição. A vacância é uma imperfeição, não que ocorre por ela).
- (a) “Imperfeição na geração dos átomos vizinhos da organização cristalina.” A frase é ambígua e mal definida; pode estar tentando dizer algo parecido com solidificação imperfeita, mas está formulada de modo impreciso. Não é a melhor resposta.
Passo 5
Juntando tudo: a causa mais clara e direta entre as alternativas dadas que explica porque aparecem vacâncias é defeitos gerados durante a solidificação / crescimento do cristal (e também podem ser aumentadas por resfriamento rápido). A alternativa (C) corresponde exatamente a essa causa direta e típica. As outras alternativas ou apenas descrevem o defeito (A), são vagas/ambíguas ((a)) ou só são verdadeiras em casos particulares e não gerais (B).
Passo 6
Dica de prova (modo amigo): se a questão pede “ocorre devido” e uma alternativa diz algo como “durante a solidificação”, escolha essa: é uma causa prática e frequentemente esperada em exames. Se aparecesse uma alternativa falando em “formação térmica” também seria correta — fique de olho se tiver opções múltiplas corretas; aqui entre as dadas (C) é a resposta canônica.
Resposta
(C) Imperfeição durante a solidificação do material.