Considere o cristal de Ni com rede cristalina CFC, o raio atômico do Ni é de
. Considere agora uma impureza de cobre (
) e outra de nitrogênio (
). Que tipo de defeito pontual você espera que estas impurezas formem na rede do níquel?
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um cristal de níquel (Ni) com uma estrutura de rede CFC (cúbica de face centrada). O raio atômico do níquel é de
. Agora, temos duas impurezas: cobre (Cu) com raio
e nitrogênio (N) com raio
. Nosso objetivo é descobrir que tipo de defeito pontual essas impurezas vão formar na rede do níquel. Para isso, vamos usar conceitos de estrutura cristalina e tipos de defeitos pontuais, levando em conta o tamanho dos átomos envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os tipos de defeitos pontuais. Existem basicamente dois tipos principais:
- Defeitos substitucionais: quando um átomo de impureza substitui um átomo do metal hospedeiro na rede cristalina.
- Defeitos intersticiais: quando um átomo de impureza ocupa um espaço entre os átomos do metal hospedeiro, chamado sítio intersticial.
Passo 3
A escolha entre defeito substitucional ou intersticial depende do tamanho do átomo da impureza em relação ao átomo do metal hospedeiro. Para isso, calculamos a razão entre os raios atômicos (
):
- Se a razão estiver entre 0,414 e 0,732, geralmente formam-se defeitos intersticiais.
- Se a razão estiver próxima de 1, tende a formar defeitos substitucionais.
Passo 4
Vamos calcular a razão para cada impureza:
- Cobre (Cu):
- Nitrogênio (N):
Passo 5
Analisando as razões:
- Para o cobre, a razão é aproximadamente 1,024, que está próxima de 1. Isso indica que o cobre tende a ocupar posições substitucionais na rede do níquel.
- Para o nitrogênio, a razão é 0,56, que está dentro do intervalo 0,414 a 0,732. Isso sugere que o nitrogênio vai formar defeitos intersticiais na rede do níquel.
Resposta
A impureza de cobre vai formar defeitos substitucionais e a de nitrogênio formará defeitos intersticiais na rede do níquel.