(a) Defina Solução sólida, (b) explique as duas formas de formar uma solução sólida e (c) cite os requisitos necessários para obtermos uma solução sólida?
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o conceito de solução sólida em materiais metálicos ou cerâmicos, pede para definirmos o que é uma solução sólida, explicar de que modos ela pode se formar e citar os requisitos necessários para sua formação. Vamos usar conceitos de estrutura cristalina e de solubilidade sólida (regras de Hume-Rothery).
Passo 2
Para responder (a), uma solução sólida é uma fase sólida homogênea na qual átomos de um elemento (soluto) estão distribuídos na rede cristalina de outro elemento (solvente), ocupando sítios cristalográficos de forma ordenada ou aleatória, sem formar uma fase secundária separada.
Passo 3
Para responder (b), existem duas formas principais de formar uma solução sólida:
- Substitucional: átomos de soluto substituem átomos de solvente nos sítios da rede cristalina.
- Intersticial: átomos de soluto ocupam espaços intersticiais (pequenos vazios) entre os átomos do solvente.
Passo 4
Para responder (c), os requisitos básicos (regras de Hume-Rothery) para que ocorra formação de solução sólida são:
• Diferença de raio atômico entre soluto e solvente .
• Estrutura cristalina do soluto e do solvente iguais ou muito semelhantes.
• Eletronegatividades semelhantes para evitar formação de compostos intermetálicos.
• Valência semelhante, preferencialmente mesma valência para maximizar solubilidade.
• Condições termodinâmicas (temperatura e composição) que favoreçam a miscibilidade completa na fase sólida.
• Diferença de raio atômico entre soluto e solvente
• Estrutura cristalina do soluto e do solvente iguais ou muito semelhantes.
• Eletronegatividades semelhantes para evitar formação de compostos intermetálicos.
• Valência semelhante, preferencialmente mesma valência para maximizar solubilidade.
• Condições termodinâmicas (temperatura e composição) que favoreçam a miscibilidade completa na fase sólida.
Resposta
(a) Solução sólida é uma fase sólida homogênea onde átomos de soluto e solvente ocupam a mesma rede cristalina sem formar fases separadas.
(b) Ela pode se formar de modo substitucional (soluto troca seus átomos pelos do solvente) ou intersticial (soluto ocupa espaços entre átomos do solvente).
(c) Os requisitos são diferença de raio atômico , estrutura cristalina compatível, eletronegatividades semelhantes, valência próxima e condições termodinâmicas adequadas.
(b) Ela pode se formar de modo substitucional (soluto troca seus átomos pelos do solvente) ou intersticial (soluto ocupa espaços entre átomos do solvente).
(c) Os requisitos são diferença de raio atômico