- Quais são as condições favoráveis à existência de uma grande extensão de solubilidade de um elemento em outro, no estado sólido?
Passo 1
O enunciado pergunta quais condições favorecem uma grande extensão de solubilidade sólida de um elemento A em um elemento B. Esse tema faz parte dos diagramas de fase e das chamadas regras de Hume-Rothery, que estabelecem critérios para a formação de soluções sólidas metálicas.
Passo 2
Regra do tamanho atômico: para que o elemento A se misture bem na rede cristalina de B, a diferença percentual entre os raios atômicos deve ser pequena. Em geral, sejam
e
os raios atômicos, exige-se
Quando essa diferença é maior, a distorção da rede fica grande demais e a solubilidade cai rapidamente.
Passo 3
Regra da estrutura cristalina: A e B devem cristalizar no mesmo tipo de rede (cúbica de face centrada, cúbica de corpo centrado, hexagonal compacta etc.). Se as estruturas forem diferentes, o átomo soluto não “encaixa” facilmente, limitando a solubilidade.
Passo 4
Regra da eletronegatividade e da valência: tanto a afinidade química quanto a valência influenciam a solubilidade. Elementos com eletronegatividades semelhantes tendem a formar soluções sólidas melhores, pois não há forte tendência para compostos intermetálicos. Além disso, quando o soluto tem valência igual ou superior à do elemento hospedeiro, favorece-se a solubilidade, pois a compensação de cargas na rede fica mais simples.
Passo 5
Efeito da temperatura: embora não seja parte explícita das regras de Hume-Rothery, elevar a temperatura aumenta a difusividade dos átomos e a entropia de mistura, permitindo que mais soluto entre na fase sólida antes que ocorram precipitações ou segregações.