Explique como ocorre os seguintes defeitos, levando em consideração a manutenção da neutralidade da rede em termos de cargas:
a) Íons de
substituindo ítrio no
b) Íons de
substituindo Mg no MgO
c) Íons de
substituindo Mg no MgO
d) Íons de
substituindo íons de sódio no NaCl
a) Íons de
b) Íons de
c) Íons de
d) Íons de
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
substituindo ítrio no
Aqui, o ítrio (
) está sendo substituído por magnésio (
). Como o
tem uma carga menor, para manter a neutralidade, o sistema pode:
- Criar vacâncias de ânions (
) para balancear a carga. - Adicionar mais íons
ou outros defeitos compensatórios.
b) Íons de
substituindo Mg no MgO
No óxido de magnésio (MgO), o magnésio tem carga +2. Substituir por ferro (
) adiciona uma carga extra. Para compensar isso:
- Criar vacâncias de cátions (
). - Adicionar defeitos de correcção, como mais ânions intersticiais.
c) Íons de
substituindo Mg no MgO
Aqui, o lítio (
) tem uma carga menor que o magnésio (
). Para compensar a perda de carga:
- Criar vacâncias de ânions (
). - Adicionar mais íons
ou outros defeitos para balancear.
d) Íons de
substituindo íons de sódio no NaCl
No cloreto de sódio (NaCl), o sódio tem carga +1. Substituir por ferro (
) adiciona uma carga extra. As compensações podem incluir:
- Criar vacâncias de cátions (
). - Formar defeitos complexos, onde cada
pode compensar com duas vacâncias de .
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.