Em ligas, uma solução sólida substitucional é aquela na qual os átomos de um metal-soluto, ocupam algumas posições dos átomos do metal-solvente. Quais são os 3 requisitos necessários para que isto ocorra?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre soluções sólidas substitucionais em ligas metálicas. Isso significa que os átomos de um metal-soluto ocupam posições dos átomos do metal-solvente na estrutura cristalina da liga. Para entender isso, vamos precisar saber sobre tamanhos atômicos, estruturas cristalinas e afinidade eletrônica. Esses são os três requisitos essenciais para que essa substituição aconteça de maneira estável.

Passo 2

Primeiro, precisamos falar sobre os tamanhos atômicos. Para que um átomo de soluto substitua o átomo do solvente sem causar muita tensão na estrutura cristalina, os tamanhos dos dois átomos devem ser semelhantes. Geralmente, a diferença de raio atômico não deve ser maior que 15%. Se os átomos forem muito diferentes em tamanho, a estrutura pode ficar instável ou até se romper.

Passo 3

O segundo requisito é que os dois metais, tanto o solvente quanto o soluto, tenham a mesma estrutura cristalina. As estruturas cristalinas mais comuns são cúbica de face centrada (FCC), cúbica de corpo centrado (BCC) e hexagonal compacta (HCP). Se os dois metais tiverem estruturas cristalinas diferentes, fica difícil para os átomos se encaixarem bem uns nos outros, dificultando a formação de uma solução sólida estável.

Passo 4

Por fim, temos a afinidade eletrônica ou eletronegatividade dos metais envolvidos. Para que os átomos se misturem bem, eles devem ter propriedades químicas semelhantes. Isso significa que a tendência dos átomos de atrair elétrons (eletronegatividade) deve ser parecida. Se um metal for muito mais eletronegativo que o outro, pode haver reações que impedem a formação de uma solução sólida substitucional.

Resposta

Os três requisitos necessários para que ocorra uma solução sólida substitucional em ligas são:
  1. Tamanhos atômicos semelhantes, com diferença de raio atômico geralmente inferior a 15%.
  2. Mesma estrutura cristalina para ambos os metais, facilitando o encaixe dos átomos na rede.
  3. Afinidade eletrônica semelhante, garantindo propriedades químicas compatíveis entre o soluto e o solvente.

Exercícios relacionados