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

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 A^{n+} e B^{n+}, deve ocorrer simultaneamente:
  1. diferença de raio iônico \Delta r/r <15\%,
  2. mesma valência n,
  3. mesma estrutura cristalina,
  4. 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.

Passo 4

Agora comparamos raios iônicos (valência 2+):
\mathrm{Mn^{2+}}: r\approx 81 pm
\mathrm{Mg^{2+}}: r\approx 72 pm
\frac{81-72}{81}\approx 0{,}11 =11\% <15\%
\mathrm{Ni^{2+}}: r\approx 69 pm
\frac{81-69}{81}\approx 0{,}15 =15\%
(na prática é aceitável como borderline)
\mathrm{Ca^{2+}}: r\approx 100 pm
\frac{100-81}{81}\approx 0{,}23 =23\% >15\%
Portanto MgO e NiO satisfazem o critério de tamanho, CaO não.

Passo 5

Todos têm valência 2+, 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).

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