Os seguintes pares de elementos podem formar ligas de solução sólida, preveja quais formarão ligas substitucionais ou ligas intersticiais. Justifique sua resposta. (a) Cobre e estanho (bronze), (b) Alumínio e silício e Titânio e hidrogênio.

Passo 1

Vamos resolver o exercício que pede para identificar se os pares de elementos formam ligas substitucionais ou intersticiais. Estamos trabalhando com a matéria de Metalurgia, especificamente sobre ligas de solução sólida. Para resolver, vamos precisar entender as características das ligas substitucionais e intersticiais, como tamanho atômico, valência e solubilidade.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são ligas substitucionais e intersticiais.
  • Ligas Substitucionais ocorrem quando átomos de um metal são substituídos por átomos de outro elemento na estrutura cristalina, geralmente quando os tamanhos dos átomos são semelhantes (dentro de aproximadamente 15%).
  • Ligas Intersticiais acontecem quando átomos menores de um elemento ocupam os espaços intersticiais (lugares entre os átomos) na estrutura cristalina de um metal principal.

Passo 3

Vamos analisar o primeiro par: Cobre e Estanho (Bronze).
  • Cobre (Cu) e Estanho (Sn) têm tamanhos atômicos relativamente próximos. O Cobre tem um raio atômico de aproximadamente 128 pm, e o Estanho cerca de 140 pm.
  • A diferença de tamanho é menor que 15%, o que favorece a forma��ão de uma liga substitucional.

Passo 4

Agora, o segundo par: Alumínio e Silício.
  • Alumínio (Al) tem um raio atômico de cerca de 143 pm, enquanto Silício (Si) possui aproximadamente 117 pm.
  • A diferença de tamanho é maior que 15%, mas ainda assim permitiu históricamente a formação de ligas como o silício no alumínio, com o silício ocupando posições intersticiais devido ao seu menor tamanho em relação ao alumínio.

Passo 5

Finalmente, o terceiro par: Titânio e Hidrogênio.
  • Titânio (Ti) tem um raio atômico de aproximadamente 147 pm, e o Hidrogênio (H) é muito menor, com cerca de 53 pm.
  • A grande diferença de tamanho indica que o hidrogênio não substitui os átomos de titânio, mas sim ocupa os espaços intersticiais na estrutura do titânio.

Resposta

(a) Cobre e estanho formam ligas substitucionais, (b) Alumínio e silício formam ligas intersticiais e Titânio e hidrogênio formam ligas intersticiais.

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