Exercícios de Defeitos Substitucional - Lista de Exercícios Resolvida

Para as estruturas cristalinas CFC E CCC existem dois tipos de sítios intersticiais diferentes. Em cada caso, um sítio é maior que o outro e está normalmente ocupado por átomos de impurezas. Na estrutura CFC, esse sítio maior está localizado no centro de cada umas das arestas da célula unitária; ele é denominado sitio intersticial octaédrico. Por outro lado, na estrutura CCC, o maior tipo de sítio é encontrado nas posições 0 ½ ¼ - isto é, sobre as faces {1 0 0} – e situado sobre essa face a meio caminho entre duas arestas da célula unitária e a um quarto da distância entre as outras duas arestas da célula unitária; ele é denominado sítio intersticial tetraédrico. Tanto para a estrutura cristalina CFC quanto para a estrutura CCC, calcule o raio r de um átomo de impureza que irá se ajustar exatamente nesses sítios, em função do raio atômico R do átomo hospedeiro.

O cobre não formará uma solução sólida substitucional completa com a prata. Por que?

Aponte os tipos de defeitos pontuais no esquema abaixo.

Calcule o raio do maior átomo que pode se situar no interstício octaédrico do Fe CFC, sem deformar a estrutura. Considere o raio do Fe como sendo 0.129nm.

A seguir, estão tabulados o raio atômico, a estrutura cristalina, a eletronegatividade e as valências mais comuns para vários elementos; para aqueles que não são metais, apenas os raios atômicos estão indicados.

Com quais desses elementos seria esperada a formação do seguinte tipo de composto com o cobre:

1. Uma solução sólida substitucional com solubilidade completa?
2. Uma solução sólida substitucional com solubilidade incompleta?
3. Uma solução sólida intersticial?

Tendo o Cu como solvente e o Pb com soluto teremos uma solução solução substiticional? Por que?

Comente sobre a solubilidade do cobre e do níquel para formar uma solução sólida substitucional. Faça o comentário levando em consideração as regras de Hume-Rothery.

O que é um defeito substitucional e quais são as características do solvente e do soluto para a formação de uma solução sólida substitucional?

Tanto a prata quanto o paládio possuem estrutura cristalina CFC, e o Pd forma uma solução sólida substitucional em concentrações à temperatura ambiente. Calcule o comprimento da aresta da célula unitária para uma liga de 75%p Ag – 25%p Pd. À temperatura ambiente, a massa específica do Pd é de 12,02 g/, e seu peso atômico e raio atômico são 106,4 g/mol e 0,138nm, respectivamente.

O ferro e o vanádio possuem ambos estrutura cristalina CCC e, à temperatura ambiente, o V forma solução sólida substitucional no Fe para concentrações de até aproximadamente 20%p V. Determine a concentração em porcentagem em peso de V que deve ser adicionada ao ferro para produzir uma célula unitária com comprimento de aresta .

O germânio forma uma solução sólida substitucional com silício. Calcule o número de átomos de germânio por centímetro cúbico para uma liga de germânio-silício que contém 15%p Ge e 85%p Si. As massas específicas do germânio puro e do silício puro são de 5,32 e 2,33 g/, respectivamente.