O \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3} pode ser uma impureza no MgO . Dessa forma, podem ser formados defeitos pontuais intersticiais de \mathrm{O}^{2-} com a adição de 2 ions \mathrm{Al}^{3-}. Reescreva corretamente a afirmativa acima à partir de:
"podem ser formados…

Passo 1

O enunciado informa que há impureza de \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 em \mathrm{MgO} e afirma (incorretamente) que "podem ser formados defeitos pontuais intersticiais de \mathrm{O}^{2-} com a adição de 2 ions \mathrm{Al}^{3-}". A tarefa é reescrever corretamente a partir da expressão inicial “podem ser formados…”. Informações relevantes fornecidas: presença de \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 como impureza e a ideia de que duas espécies de alumínio geram um defeito intersticial de oxigénio. Não há mais dados numéricos; precisamos consertar termos errados e explicar por quê.

Passo 2

Primeiro, corrijamos e esclareçamos os sinais das cargas das espécies químicas (isso é básico e importante): \mathrm{Mg} em \mathrm{MgO} é catião \mathrm{Mg}^{2+}, o oxigénio é ânion \mathrm{O}^{2-} e o alumínio é cátion \mathrm{Al}^{3+}. A notação \mathrm{Al}^{3-} do enunciado está errada: o alumínio não é negativo, é positivo. Então a incorporação relevante é de \mathrm{Al}^{3+}, não de \mathrm{Al}^{3-}.

Passo 3

Explique, de forma simples, que tipos de defeitos pontuais participam:
  • Defeito substitucional: um átomo diferente ocupa um sítio da rede (por exemplo, \mathrm{Al}^{3+} ocupando um sítio de \mathrm{Mg}^{2+}).
  • Defeito intersticial: um átomo ocupa um sítio intersticial (por exemplo, um \mathrm{O}^{2-} em um espaço entre átomos).
    Quando se inserem átomos com carga diferente na rede, precisa haver compensação de carga para manter neutralidade elétrica macroscópica do cristal.

Passo 4

Apresento a notação de Kröger–Vink (útil e padrão para esse tipo de problema). Sintaxe e significado:
  • Subscrito indica o sítio ocupado: por exemplo, \mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}} significa um átomo de alumínio no sítio do magnésio.
  • Expoente indica carga efetiva relativa ao sítio: \bullet (ponto) representa carga positiva efetiva; \prime (apóstrofo) representa carga negativa efetiva; x representa neutro.
    Exemplos:
  • \mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}}^{\bullet} significa \mathrm{Al}^{3+} substituindo \mathrm{Mg}^{2+}; a diferença de carga é +1, por isso um único \bullet.
  • \mathrm{O}_i^{\prime\prime} significa um oxigénio intersticial com carga efetiva -2 (dois \prime).

Passo 5

Façamos o balanço de cargas que leva à formação do defeito indicado:
  • Cada substituição de \mathrm{Mg}^{2+} por \mathrm{Al}^{3+} gera uma carga efetiva +1, escrita como \mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}}^{\bullet}.
  • Duas tais substituições somam carga efetiva +2: 2\,\mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}}^{\bullet}.
  • Um oxigénio intersticial \mathrm{O}_i^{\prime\prime} tem carga efetiva -2.
    Portanto, a combinação
2\,\mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}}^{\bullet} + \mathrm{O}_i^{\prime\prime}
é eletricamente neutra ( +2 + (-2) = 0 ) e é a descrição correta, em notação de defeitos, do processo sugerido.

Passo 6

Interprete fisicamente: a incorporação de \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 em \mathrm{MgO} pode fornecer dois catiões \mathrm{Al}^{3+} que substituem dois sítios \mathrm{Mg}^{2+} (cada substituição deixa um excesso de carga +1); essa carga é compensada pela entrada de um ânion \mathrm{O}^{2-} no interstício do retículo (defeito intersticial), escrito como \mathrm{O}_i^{\prime\prime}. Isso explica por que "duas impurezas \mathrm{Al}^{3+}" e "um oxigénio intersticial \mathrm{O}^{2-}" aparecem juntos.

Passo 7

Observação didática e dica para prova: sempre cheque os sinais das cargas e faça a conta simples de conservação de carga (soma das cargas efetivas deve ser zero). Use a notação de Kröger–Vink para comunicação curta e correta. Um passo útil na prova é escrever as cargas numéricas (por ex. 2\times(+1) e -2) para ver que compensam.

Resposta

podem ser formados defeitos pontuais intersticiais de \mathrm{O}^{2-} (escritos como \mathrm{O}_i^{\prime\prime} na notação de Kröger–Vink) para compensar a carga positiva gerada por duas impurezas \mathrm{Al}^{3+} que substituem sítios de \mathrm{Mg}^{2+} (escritas como 2\,\mathrm{Al}_{\mathrm{Mg}}^{\bullet}).

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