Explique por que
hidretos intersticiais têm uma massa específica menor que a do metal que lhe deu origem;

Passo 1

O enunciado quer saber por que os hidretos intersticiais — formados quando átomos de hidrogênio se alojam nos sítios intersticiais de um metal — apresentam densidade menor que a do próprio metal. O conteúdo a usar é o conceito de densidade \rho e de expansão de rede cristalina ao incorporar átomos de hidrogênio.

Passo 2

Lembrando que densidade é definida como
\rho = \frac{m}{V},
onde m é a massa total do sólido e V é o volume que ele ocupa.

Passo 3

Quando o hidrogênio entra nos sítios intersticiais ele adiciona massa ao sistema, mas como cada átomo de H é muito leve (massa atômica de aproximadamente 1) o acréscimo de massa \Delta m é pequeno. Por outro lado, para acomodar esses átomos o retículo metálico se expande, aumentando o volume em \Delta V, e esse aumento de volume costuma ser relativamente grande em comparação ao ganho de massa.

Passo 4

Assim, após a formação do hidreto intersticial a nova densidade fica
\rho_{\text{hidreto}} = \frac{m_{\text{metal}} + \Delta m}{V_{\text{metal}} + \Delta V}.
Como \Delta V é proporcional ao afastamento dos átomos de metal e cresce mais do que \Delta m, temos
\Delta V \;>\; \Delta m \quad\Longrightarrow\quad \frac{m_{\text{metal}} + \Delta m}{V_{\text{metal}} + \Delta V} \;<\; \frac{m_{\text{metal}}}{V_{\text{metal}}} =\rho_{\text{metal}}.

Passo 5

Portanto, a expansão do retículo causada pelos átomos de hidrogênio é maior, em termos relativos, que o acréscimo de massa, resultando numa densidade final do hidreto intersticial inferior à densidade do metal original.

Resposta

A densidade do hidreto intersticial é menor porque a introdução de átomos de hidrogênio — cuja massa é muito pequena — provoca uma expansão significativa do volume do retículo metálico, e esse aumento volumétrico supera o ganho de massa, reduzindo assim \rho = m/V em relação ao metal puro.

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