Considere o cristal de Ni com rede cristalina CFC, o raio atômico do Ni é de 0,125 nm. Considere agora uma impureza de cobre ( Rc u=0,128 n m ) e outra de nitrogênio ( RN=0,07 n m ). 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:
  1. Defeitos substitucionais: quando um átomo de impureza substitui um átomo do metal hospedeiro na rede cristalina.
  2. 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): RCuRNi = 0,128 , nm0,125 , nm approx 1,024
  • Nitrogênio (N): RNRNi = 0,07 , nm0,125 , nm = 0,56

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.

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