Quais os três principais pré-requisitos para que um átomo de impureza consiga substituir um átomo de rede?
Passo 1
O enunciado pergunta pelos pré-requisitos que uma impureza deve atender para ocupar um sítio de substituição na rede cristalina do material hospedeiro. Esse é o tema das regras de Hume-Rothery em soluções sólidas por substituição, que envolvem basicamente comparação de tamanho, estrutura e carga (valência) dos átomos.
Passo 2
O primeiro pré-requisito é que o raio atômico da impureza seja muito próximo ao do átomo de rede. Em geral exige-se
para que a distorção da rede seja pequena e o átomo extra não gere tensões excessivas.
Passo 3
O segundo pré-requisito é que a impureza e o hospedeiro tenham mesma valência (ou valências próximas). Isso minimiza o desequilíbrio de cargas locais e evita a formação de defeitos carregados ou compostos intermetálicos.
Passo 4
O terceiro pré-requisito é que a estrutura cristalina dos dois metais seja compatível. Ou seja, deve existir alta semelhança na estrutura (cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada, hexagonal compacta etc.), garantindo que o átomo de impureza “caiba” bem no arranjo de vizinhança sem recriar uma nova fase.
Resposta
- Diferença de raio atômico menor que cerca de 15%
- Valência igual (ou muito próxima)
- Mesma estrutura cristalina (ou estruturas muito compatíveis)