Na tabela a seguir estão tabulados o raio atômico, a estrutura cristalina, a eletronegatividade e a valência mais comum para vários elementos; para os ametais, apenas os raios atômicos estão indicados.
Elemento Raio atômico (nm) Estrutura Cristalina Eletronegatividade Valência
Cu 0,1278 CFC 1,9 +2
C 0,0710
H 0,0460
O 0,0600 CFC 1,9 +1
Ag 0,1445 CFC 1,5 +3
Al 0,1431 HC 1,8 +2
Co 0,1253 CCC 1,6 +3
Cr 0,1249 CCC 1,8 +2
Fe 0,1241 CFC 1,8 +2
Ni 0,1246 CFC 2,2 +2
Pd 0,1376 CFC 2,2 +2
Pt 0,1387 HC 1,6 +2
Zn 0,1332
Com quais desses elementos seria esperada a formação do seguinte tipo de composto com o cobre:
a) Uma solução sólida substitucional com solubilidade total?
b) Uma solução sólida substitucional com solubilidade parcial?
c) Uma solução sólida intersticial?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O enunciado nos pede para identificar quais elementos da tabela formam diferentes tipos de soluções sólidas com o cobre (Cu). Vamos usar conceitos de estrutura cristalina, raio atômico, eletronegatividade e valência para chegar às respostas. Precisaremos entender um pouco sobre soluções sólidas substitucionais e intersticiais para isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é uma solução sólida substitucional com solubilidade total. Isso acontece quando dois elementos possuem estruturas cristalinas semelhantes, tamanhos atômicos parecidos (diferença menor que 15%) e valências compatíveis, permitindo que os átomos se substituam completamente uns aos outros na rede.

Passo 3

Analisando o cobre (Cu) na tabela:
  • Raio atômico: 0,1278 nm
  • Estrutura Cristalina: CFC (Cúbica de Face Centrada)
  • Eletronegatividade: 1,9
  • Valência: +2
Para solubilidade total, vamos buscar elementos com estrutura CFC, raio atômico próximo e valência semelhante.

Passo 4

Vamos verificar os elementos:
  • Ag: Estrutura CFC, raio 0,1445 nm (diferença ≈ 13%) e valência +3.
  • Fe: Estrutura CFC, raio 0,1241 nm (diferença ≈ 2%) e valência +2.
  • Ni: Estrutura CFC, raio 0,1246 nm (diferença ≈ 2%) e valência +2.
  • Pd: Estrutura CFC, raio 0,1376 nm (diferença ≈ 7%) e valência +2.
Os elementos Fe, Ni e Pd têm diferenças de raio menor que 15%, estrutura CFC e valência +2, semelhantes ao Cu. O Ag tem uma valência diferente, mas a diferença de raio ainda está dentro do limite.

Passo 5

Agora, para a solução sólida substitucional com solubilidade parcial, buscamos elementos que também tenham estrutura cristalina semelhante, mas com uma diferença de raio um pouco maior ou valências diferentes que limitam a solubilidade.
  • Al: Estrutura HC, raio 0,1431 nm (diferença ≈ 12%) e valência +2. Apesar da diferença de estrutura, a valência e tamanho estão próximos.
  • Co: Estrutura CCC, raio 0,1253 nm (diferença ≈ 1%) e valência +3.
  • Cr: Estrutura CCC, raio 0,1249 nm (diferença ≈ 2%) e valência +2.
  • Pt: Estrutura HC, raio 0,1387 nm (diferença ≈ 8%) e valência +2.
Esses elementos têm estruturas diferentes (HC e CCC) ou valências diferentes, o que limita a solubilidade total com o Cu, caracterizando uma solubilidade parcial.

Passo 6

Para a solu��ão sólida intersticial, precisamos de elementos com raios atômicos muito menores que o do Cu, permitindo que eles se encaixem nos espaços intersticiais da estrutura CFC do cobre. Geralmente, ametais ou metais de transição com pequenos raios atômicos se encaixam nessa categoria.
  • C: Raio atômico 0,0710 nm
  • H: Raio atômico 0,0460 nm
  • O: Raio atômico 0,0600 nm
Esses elementos têm raios muito menores que o do Cu, tornando-os candidatos ideais para formar soluções intersticiais.

Resposta

a) Solução sólida substitucional com solubilidade total: Fe, Ni, Pd.
b) Solução sólida substitucional com solubilidade parcial: Ag, Al, Co, Cr, Pt.
c) Solução sólida intersticial: C, H, O.

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