Regras de Solubilidade

Regras de Solubilidade Sólida (Hume-Rothery)

O limite de solubilidade é a máxima concentração de átomos de soluto (ocupam posições substitutivas ou intersticiais ) que pode se dissolver no solvente, assim formando uma solução sólida. Ao passar este limite de solubilidade, há a formação de outra solução sólida ou composto com composição diferente (Callister, 2000).

Para definir a solubilidade de um elemento no outro Hume-Rothery e colaboradores propuseram regras empíricas para prever a existência de solubilidade em soluções sólidas.

Assim, sugeriram as condições para que a solubilidade exista entre dois elementos metálicos. Deve-se levar em consideração quanto:

1. Ao tamanho atômico: Quanto maior for a diferença entre os tamanhos dos átomos do soluto e do solvente, menor é a faixa de soluções. Se os raios diferem mais de 15%, a solubilidade é pequena. Em outras palavras, o raio do átomo de soluto deve ser menor do que 0,59 do raio do átomo do solvente.

2. A estrutura cristalina: o tipo de estrutura cristalina deve ser o mesmo.

3. A valência química: O metal de menor valência (soluto) provavelmente se dissolverá no metal de maior valência (solvente). Esta regra é válida para as ligas de cobre (Cu), prata (Ag) e ouro (Au) com metais de maior valência. Para ocorrer extensa faixa de solubilidade, as valências dos dois elementos não devem diferir de mais de uma unidade.

4. A eletronegatividade: as eletronegatividades devem ser quase iguais; quanto mais eletropositivo for um componente e mais eletronegativo o outro, maior será a tendência à formação de compostos entre eles e menor será a solubilidade.

• Liga Cu-Ni

O sistema Cu-Ni apresenta um diagrama de fase binário isoformo não ocorrendo precipitação, pois é possível observar a completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido. Pode-se explicar através das condições que Hume-Rothery propôs: os dois elementos possuem a mesma estrutura cristalina (CFC) - sendo uma solução substitucional – o raio atômico, eletronegatividades e valências são semelhantes.

• Liga Pb-Sn

Em contrapartida o sistema Pb-Sn apresenta um diagrama de fase eutético, que apresenta mais de uma fase de solução sólida – representando a solução sólida de estanho em chumbo e outra o chumbo no estanho. Observa-se no diagrama que há apenas um ponto denominado de ponto eutético, onde se tem a máxima solubilidade sólida, diferentemente do diagrama Cu-Ni.