7- Sobre a formação de solução sólida, responda:
a) Como podem ser classificadas
b) Cite as regras para formação de solução sólida

Passo 1

O enunciado pede que a gente fale sobre formação de solução sólida, dividindo em dois pontos:
  1. Como podem ser classificadas as soluções sólidas.
  2. Quais são as regras para que uma solução sólida se forme (as famosas regras de Hume–Rothery).
Para resolver, vamos primeiro entender os tipos de soluções sólidas e depois listar e explicar cada regra que controla sua formação.

Passo 2

Classificação das soluções sólidas
  1. Quanto ao modo de incorporação do soluto no solvente
    • Solução sólida substitucional: os átomos de soluto substituem átomos do retículo do solvente.
    • Solução sólida intersticial: os átomos de soluto ocupam os espaços (interstícios) entre os átomos do solvente.
  2. Quanto à extensão da solubilidade
    • Solução sólida ilimitada (completa): o soluto é totalmente miscível no solvente em toda a faixa de composição.
    • Solução sólida limitada (parcial): existe um limite máximo de soluto que pode ser dissolvido; além disso, surgem fases secundárias.

Passo 3

Regras para formação de solução sólida (Hume–Rothery)
  1. Diferença de raio atômico
    A diferença percentual entre os raios do soluto ( r_s) e do solvente ( r_{\ell}) deve ser pequena: \frac{|r_s - r_{\ell}|}{r_{\ell}} \le 15\%
  2. Estrutura cristalina
    Soluto e solvente precisam ter a mesma estrutura cristalina (por ex., cúbica de face centrada, CC ou cúbica de corpo centrado, CCC).
  3. Valência
    Metais com valências iguais ou próximas têm maior tendência a formar solução sólida substitucional.
  4. Eletronegatividade
    A diferença de eletronegatividade deve ser pequena, evitando formação de ligações iônicas ou covalentes fortes que levem à fase composta.
  5. Tendência a formação de compostos
    Se soluto e solvente formam compostos intermetálicos estáveis, a solubilidade sólida será reduzida ou nula.

Resposta

a) Podem ser classificadas
  • Substitucionais ou intersticiais (pela forma de incorporação do soluto)
  • Ilimitadas (completa) ou limitadas (parcial) quanto à extensão da solubilidade
b) Regras de Hume–Rothery para formação de solução sólida
  1. Diferença de raio atômico \le15\%
  2. Mesma estrutura cristalina
  3. Valências iguais ou próximas
  4. Diferença de eletronegatividade pequena
  5. Baixa tendência à formação de compostos intermetálicos

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