O que é solução sólida?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos o que é uma solução sólida no contexto de ciências dos materiais ou metalurgia. Para isso, vamos recorrer ao conceito de fase cristalina e entender como átomos de diferentes elementos podem se misturar em um estado sólido.

Passo 2

Uma solução sólida é uma fase única, isto é, um arranjo cristalino contínuo, em que átomos de um elemento (o soluto) ocupam posições na rede de outro elemento (o solvente). Em uma única fase sólida homogênea, as propriedades físicas são quase uniformes em todo o material, pois não há interfaces entre fases distintas.

Passo 3

Existem dois mecanismos principais de formação de solução sólida:
  1. Substitucional: átomos do soluto substituem átomos do solvente na rede cristalina.
  2. Intersticial: átomos do soluto ocupam espaços pequenos (interstícios) entre os átomos do solvente sem deslocá-los significativamente.

Passo 4

Para que dois elementos formem uma solução sólida extensa, aplicam-se as regras de Hume-Rothery:
  • Diferença de raio atômico menor que cerca de 15%.
  • Estruturas cristalinas compatíveis (por exemplo, ambas cúbicas de face centrada).
  • Diferença moderada de eletronegatividade.
  • Valências semelhantes ou com tendência a doar/receber elétrons de forma compatível.

Passo 5

Exemplos típicos de solução sólida:
  • Liga cobre-níquel (Cu–Ni) que forma solução sólida substitucional completa.
  • Aço carbono, em que átomos de carbono formam solução sólida intersticial na rede cúbica de ferro.
  • Latão (liga de Cu–Zn), solução sólida substitucional parcial.

Resposta

Uma solução sólida é uma fase cristalina única e homogênea em que átomos de um elemento (soluto) se distribuem no arranjo atômico de outro (solvente), podendo ocupar posições substitucionais ou intersticiais, desde que obedeçam aos critérios de compatibilidade estrutural e de tamanho (regras de Hume-Rothery).

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