Quais são as regras para formação de solução sólida substitucuinal (Regras de HumeRothery)?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta está relacionada à Metalurgia e, mais especificamente, às soluções sólidas substitucionais. O que precisamos é entender as Regras de Hume-Rothery, que são diretrizes para a formação dessas soluções sólidas. Basicamente, vamos descobrir quais condições os metais precisam cumprir para que possam formar uma solução sólida substitucional.
Passo 2
Primeiro, uma solução sólida substitucional acontece quando átomos de um metal se substituem por átomos de outro metal na estrutura cristalina, sem alterar a estrutura básica. Para que isso aconteça de forma eficiente, as Regras de Hume-Rothery nos dão alguns critérios a serem observados.
Passo 3
1. Tamanho Atômico:
Os átomos dos dois metais devem ter tamanhos semelhantes. Se o tamanho dos átomos for muito diferente, pode haver distorções na estrutura cristalina, dificultando a formação da solução sólida. Geralmente, a diferença no raio atômico não deve exceder cerca de 15%.
Os átomos dos dois metais devem ter tamanhos semelhantes. Se o tamanho dos átomos for muito diferente, pode haver distorções na estrutura cristalina, dificultando a formação da solução sólida. Geralmente, a diferença no raio atômico não deve exceder cerca de 15%.
2. Configuração Eletrônica:
Os metais devem ter configurações eletrônicas semelhantes, especialmente no que diz respeito aos elétrons de valência. Isso ajuda na manutenção da estabilidade eletrônica da solução sólida.
Os metais devem ter configurações eletrônicas semelhantes, especialmente no que diz respeito aos elétrons de valência. Isso ajuda na manutenção da estabilidade eletrônica da solução sólida.
3. Estrutura Cristalina:
Os dois metais devem ter a mesma estrutura cristalina. Por exemplo, ambos precisam ter estrutura cúbica de face centrada (FCC) ou cúbica de corpo centrado (BCC). Isso facilita o encaixe dos átomos na rede cristalina.
Os dois metais devem ter a mesma estrutura cristalina. Por exemplo, ambos precisam ter estrutura cúbica de face centrada (FCC) ou cúbica de corpo centrado (BCC). Isso facilita o encaixe dos átomos na rede cristalina.
4. Solubilidade:
Deve haver uma solubilidade significativa entre os dois metais em estado sólido. Isso significa que eles devem ser capazes de misturar-se em proporções variadas sem formar compostos intermetálicos.
Deve haver uma solubilidade significativa entre os dois metais em estado sólido. Isso significa que eles devem ser capazes de misturar-se em proporções variadas sem formar compostos intermetálicos.
5. Natureza de Ligação:
Os metais precisam ter uma natureza de ligação semelhante, seja metálica, covalente ou iônica. Isso assegura que as ligações no material resultante sejam homogêneas e estáveis.
Os metais precisam ter uma natureza de ligação semelhante, seja metálica, covalente ou iônica. Isso assegura que as ligações no material resultante sejam homogêneas e estáveis.
Passo 4
Vamos resumir: para formar uma solução sólida substitucional, os metais envolvidos devem ter tamanhos atômicos parecidos, configurações eletrônicas compatíveis, a mesma estrutura cristalina, boa solubilidade em estado sólido e natureza de ligação semelhante. Se essas condições forem atendidas, é mais provável que os metais formem uma solução sólida estável.
Resposta
As Regras de Hume-Rothery para formação de soluções sólidas substitucionais são:
- Tamanho Atômico Similar: Diferença no raio atômico < 15%.
- Configuração Eletrônica Semelhante: Eletronegatividade e elétrons de valência compatíveis.
- Mesma Estrutura Cristalina: Ambos os metais devem ter a mesma estrutura cristalina.
- Sólida Solubilidade Significativa: Alta solubilidade entre os metais em estado sólido.
- Natureza de Ligação Similar: Ligação metálica, covalente ou iônica similares.
Seguindo essas regras, os metais têm maior probabilidade de formar soluções sólidas substitucionais estáveis.