1. 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 r_A e r_B os raios atômicos, exige-se
\frac{|r_A - r_B|}{r_B}\le 15\%\,.
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.

Resposta

\bullet Diferença de raio atômico \le 15\%.
\bullet Mesma estrutura cristalina para A e B.
\bullet Eletronegatividades semelhantes.
\bullet Valência do soluto igual ou maior que a do hospedeiro.
\bullet Temperaturas elevadas, para favorecer difusão e entropia de mistura.

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