Quais dos seguintes sistemas (isto é, par de metais) você esperaria exibir uma solubilidade sólida total? Explique as suas respostas.
(c)
(c)
Passo 1
O enunciado pergunta se o par de metais alumínio–zircônio
–
exibiria solubilidade sólida total, ou seja, miscibilidade completa no estado sólido para todas as composições. Vamos usar as regras de Hume–Rothery para avaliar se isto é plausível.
Passo 2
As regras de Hume–Rothery para solubilidade sólida quase completa dizem que, idealmente, o par de metais deve satisfazer:
- Diferença de raio atômico menor que
. - Mesma estrutura cristalina.
- Valência semelhante.
- Eletronegatividades próximas.
Passo 3
Calcular a diferença de raio atômico:
Portanto, a diferença de tamanho fica abaixo de
, favorecendo solubilidade.
Passo 4
Comparar a estrutura cristalina:
• é cúbico de face centrada (fcc) em toda a faixa de temperatura sólida.
• é hexagonal compacta (hcp) até cerca de
e depois cúbico de corpo centrado (bcc).
Não há temperatura em que ambos possuam a mesma estrutura estável, o que impede miscibilidade total.
•
•
Não há temperatura em que ambos possuam a mesma estrutura estável, o que impede miscibilidade total.
Passo 5
Verificar valência e eletronegatividade:
• tem valência
e eletronegatividade
.
• tem valência
e eletronegatividade
.
A diferença de valência e de caráter metálico reduz ainda mais a tendência à solução sólida completa.
•
•
A diferença de valência e de caráter metálico reduz ainda mais a tendência à solução sólida completa.
Passo 6
Conferir fase intermetálica no diagrama de fase:
No diagrama –
existe um composto
e a solubilidade sólida de
em
é limitada (frações de por cento), não sendo total.
No diagrama
Resposta
O sistema
–
não exibe solubilidade sólida total. A incompatibilidade de estruturas cristalinas e a diferença de valência impelem à formação de fases intermetálicas e limitam a solubilidade.