Questão 8 - Por que o aumento do teor de zinco em uma liga com cobre modifica a coloração do cobre de avermelhado para cinza?

Passo 1

O enunciado pergunta por que, ao aumentar o teor de zinco numa liga de cobre, a cor passa de “avermelhado” (cobre puro) para um tom cinza/prateado. O conteúdo envolvido é a relação entre a estrutura eletrônica dos metais (e suas fases) e a forma como eles interagem com a luz visível. Para resolver, precisamos entender:
1. Por que o cobre puro é avermelhado.
2. Como o zinco, ao entrar em solução sólida (e depois formar fases adicionais), altera essa interação com a luz.

Passo 2

No cobre puro, a cor avermelhada vem da absorção seletiva de fótons azuis pela transição de elétrons do nível d para o nível sp. Esquematicamente, quando a luz branca incide no cobre:
\text{absorve preferencialmente o azul \to reflete vermelho e amarelo}
e isso dá o aspecto avermelhado característico.

Passo 3

Ao adicionar pequenas quantidades de zinco ( \alpha-fase, solução sólida fcc), estamos diluindo os átomos de cobre e alterando a densidade de estados eletrônicos d. O zinco tem poucos elétrons d ocupados perto do nível de Fermi, então:
  • Diminui a absorção seletiva no azul.
  • Aumenta a refletividade mais uniforme em todo o espectro visível.
    O resultado é que a liga fica menos “vermelha” e mais amarelada/prateada conforme aumenta o zinco.

Passo 4

Para teores de zinco acima de cerca de 35 40 %, começa a aparecer a \beta-fase (estrutura cúbica de corpo centrado ou cúbica de corpo centrado tetragonalizada). Essa fase é rica em zinco e tem naturalmente cor branca/prateada. Logo, a liga bifásica ( \alpha + \beta) apresenta um aspecto cinza ou prateado, pois a mistura óptica das duas fases “clareia” ainda mais o cobre.

Resposta

O aumento de zinco modifica o nível de absorção dos elétrons d do cobre, reduzindo a absorção do azul e aumentando a reflexão uniforme da luz, e em altas concentrações forma a fase \beta (prateada). Assim, a liga evolui do avermelhado do cobre puro para um tom cinza/prateado à medida que o teor de zinco cresce.

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