Qual dos seguintes óxidos você esperaria que formasse soluções sólidas substitucionais que tenham solubilidade completa (ou seja, 100%) com MnO ? Explique suas respostas.
(a) MgO
(b) CaO
(c) BeO
(d) NiO
(a) MgO
(b) CaO
(c) BeO
(d) NiO
Passo 1
O enunciado pede que a gente descubra quais óxidos dentre MgO, CaO, BeO e NiO formam com MnO soluções sólidas substitucionais de solubilidade completa (100 %). O conteúdo aqui é o critério de Hume–Rothery aplicado a sais iônicos: precisamos comparar estrutura cristalina, valência e tamanho iônico.
Passo 2
O critério de Hume–Rothery para solubilidade completa em sólidos substitucionais diz que, para dois íons
e
, deve ocorrer simultaneamente:
- diferença de raio iônico
, - mesma valência
, - mesma estrutura cristalina,
- similaridade de eletronegatividade (aqui todos são óxidos de metais alcalinos-terrosos ou de transição, bem parecidos).
Passo 3
Verificando a estrutura cristalina:
– MnO tem estrutura do tipo halita (rock salt).
– MgO, CaO e NiO também têm rock salt.
– BeO tem estrutura wurtzita (hexagonal).
Logo, BeO não é compatível com MnO e não formará solução sólida.
– MnO tem estrutura do tipo halita (rock salt).
– MgO, CaO e NiO também têm rock salt.
– BeO tem estrutura wurtzita (hexagonal).
Logo, BeO não é compatível com MnO e não formará solução sólida.
Passo 4
Agora comparamos raios iônicos (valência
):
– :
pm
– :
pm
–
–
–
:
pm
(na prática é aceitável como borderline)
– :
pm
–
Portanto MgO e NiO satisfazem o critério de tamanho, CaO não.
Passo 5
Todos têm valência
, mas apenas MgO e NiO têm estrutura compatível e diferença de raio suficiente pequena. CaO falha no tamanho e BeO na estrutura.
Resposta
As opções que formam soluções sólidas com MnO em 100 % de solubilidade são MgO e NiO (a) e (d).