Explique como ocorre os seguintes defeitos, levando em consideração a manutenção da neutralidade da rede em termos de cargas:
a) Íons de Mg^2+ substituindo ítrio no Y2 O3
b) Íons de Fe^3+ substituindo Mg no MgO
c) Íons de Li^+substituindo Mg no MgO
d) Íons de Fe^2+ substituindo íons de sódio no NaCl

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para explicar como certos defeitos ocorrem em estruturas cristalinas, mantendo a neutralidade da rede em termos de cargas. Para isso, vamos usar conceitos de defeitos em sólidos iônicos, como substituições de íons e como o sistema compensa eventuais desequilíbrios de carga.

Passo 2

Primeiro, é importante entender que em cristais iônicos, a neutralidade elétrica deve ser mantida. Quando um íon é substituído por outro de carga diferente, o sistema precisa ajustar para compensar essa diferença, criando defeitos como vacâncias (lugares vazios onde um íon deveria estar) ou intersticiais (íons extra nos espaços entre os íons da rede).

Passo 3

Vamos analisar cada caso:
a) Íons de Mg^2+ substituindo ítrio no Y2 O3
Aqui, o ítrio ( Y^3+) está sendo substituído por magnésio ( Mg^2+). Como o Mg^2+ tem uma carga menor, para manter a neutralidade, o sistema pode:
  • Criar vacâncias de ânions ( O^2-) para balancear a carga.
  • Adicionar mais íons Mg^2+ ou outros defeitos compensatórios.
b) Íons de Fe^3+ substituindo Mg no MgO
No óxido de magnésio (MgO), o magnésio tem carga +2. Substituir por ferro ( Fe^3+) adiciona uma carga extra. Para compensar isso:
  • Criar vacâncias de cátions ( Mg^2+).
  • Adicionar defeitos de correcção, como mais ânions intersticiais.
c) Íons de Li^+ substituindo Mg no MgO
Aqui, o lítio ( Li^+) tem uma carga menor que o magnésio ( Mg^2+). Para compensar a perda de carga:
  • Criar vacâncias de ânions ( O^2-).
  • Adicionar mais íons Li^+ ou outros defeitos para balancear.
d) Íons de Fe^2+ substituindo íons de sódio no NaCl
No cloreto de sódio (NaCl), o sódio tem carga +1. Substituir por ferro ( Fe^2+) adiciona uma carga extra. As compensações podem incluir:
  • Criar vacâncias de cátions ( Na^+).
  • Formar defeitos complexos, onde cada Fe^2+ pode compensar com duas vacâncias de Na^+.

Resposta

Em todos os casos, quando um íon na estrutura cristalina é substituído por outro de carga diferente, o sistema forma defeitos como vacâncias ou adiciona íons intersticiais para manter a neutralidade elétrica da rede.

Exercícios relacionados