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:
. Por que o cobre puro é avermelhado.
. 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:
e isso dá o aspecto avermelhado característico.
Passo 3
Ao adicionar pequenas quantidades de zinco (
-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
–
%, começa a aparecer a
-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 (
) 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
(prateada). Assim, a liga evolui do avermelhado do cobre puro para um tom cinza/prateado à medida que o teor de zinco cresce.