Kluczowa różnica między substytucyjnym i śródmiąższowym roztworem stałym polega na tym, że roztwór substytucyjny polega na zastąpieniu atomu rozpuszczalnika atomem substancji rozpuszczonej podczas jego tworzenia. Wręcz przeciwnie, nie ma przemieszczenia atomów rozpuszczalnika przez atomy substancji rozpuszczonej w tworzeniu śródmiąższowych roztworów stałych, zamiast tego cząsteczki substancji rozpuszczonej wchodzą w otwory między atomami rozpuszczalnika.
Roztwór stały to roztwór w stanie stałym jednej lub więcej substancji rozpuszczonych w tym samym rozpuszczalniku. Tam w stanie stałym występują dwa lub więcej pierwiastków. Nazywamy to raczej roztworem niż związkiem, ponieważ struktura krystaliczna rozpuszczalnika pozostaje niezmieniona po dodaniu substancji rozpuszczonych. W procesie wzmacniania roztworu stałego wytrzymałość czystego metalu można zwiększyć poprzez stopowanie innego pierwiastka. Możemy to zrobić tworząc stałe rozwiązanie. W zależności od pierwiastka stopowego, istnieją dwie formy roztworów stałych jako substytucyjne i śródmiąższowe roztwory stałe.
Co to jest stałe rozwiązanie substytucyjne?
Zastępcze roztwory stałe to roztwory w stanie stałym, które powstają, gdy atomy substancji rozpuszczonej zastępują atomy rozpuszczalnika. W celu utworzenia tego rodzaju roztworu stałego, atomy substancji rozpuszczonej powinny być wystarczająco duże, aby zastąpić atomy rozpuszczalnika w sieci. Rozpuszczone atomy włączają się do sieci przez podstawienie poprzez zastąpienie atomów w określonych pozycjach sieci. Tutaj niektóre pierwiastki stopowe mają atomy substancji rozpuszczonej, które są w stanie zastąpić atomy rozpuszczalnika tylko w niewielkich ilościach, podczas gdy istnieją pewne pierwiastki stopowe, które mogą zastąpić atomy rozpuszczalnika w całym roztworze stałym.
Ten typ roztworu stałego tworzy się, gdy atomy substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika mają prawie podobne rozmiary atomowe. Ponadto wysokie temperatury mogą zwiększyć te zamienniki. Ponadto istnieją dwie formy substytucyjnych roztworów stałych, a mianowicie; uporządkowane i nieuporządkowane rozwiązania stałe. Uporządkowana postać stałego roztworu, gdy atomy substancji rozpuszczonej zastępują atomy rozpuszczalnika w korzystnym miejscu sieci rozpuszczalnika. Np. system Cu-Au. Nieuporządkowane roztwory stałe tworzą się, gdy atomy substancji rozpuszczonej losowo zastępują atomy rozpuszczalnika w sieci.
Co to jest pełne rozwiązanie pełnoekranowe?
Śródmiąższowe roztwory stałe to roztwory w stanie stałym, które powstają, gdy atomy substancji rozpuszczonej wchodzą do otworów między atomami rozpuszczalnika w sieci. Tam atomy substancji rozpuszczonej są wystarczająco małe, aby wejść do tych dziur. Nazywamy te dziury witrynami pełnoekranowymi.
Rysunek 01: Pełne rozwiązanie pełnoekranowe
Ten proces osłabia wiązania między atomami rozpuszczalnika. W ten sposób sieć odkształca się. Aby tak się stało, wielkość atomowa atomów substancji rozpuszczonej powinna być mniejsza niż 40% wielkości atomów rozpuszczalnika. Atomy substancji rozpuszczonej wchodzą do sieci śródmiąższowej. Jedynymi pierwiastkami zdolnymi do tworzenia tego typu roztworów stałych są H, Li, Na i B.
Jaka jest różnica między substytucyjnym i śródmiąższowym rozwiązaniem stałym?
Zastępcze roztwory stałe to roztwory w stanie stałym, które powstają, gdy atomy substancji rozpuszczonej zastępują atomy rozpuszczalnika. Ten typ roztworów stałych tworzy się tylko wtedy, gdy atomy substancji rozpuszczonej są wystarczająco duże, aby zastąpić atomy rozpuszczalnika w sieci. Co więcej, wielkość atomowa substancji rozpuszczonych jest prawie podobna do wielkości atomów rozpuszczalnika. Śródmiąższowe roztwory stałe to roztwory w stanie stałym, które tworzą się, gdy atomy substancji rozpuszczonej wchodzą do otworów między atomami rozpuszczalnika w sieci. Te stałe roztwory tworzą się tylko wtedy, gdy atomy substancji rozpuszczonej są wystarczająco małe, aby wejść do otworów sieci. Ponadto wielkość atomowa atomów substancji rozpuszczonej powinna wynosić około 40% wielkości atomów rozpuszczalnika, aby utworzyć ten typ sieci. Jest to główna różnica między substytucyjnym i śródmiąższowym roztworem stałym.
Podsumowanie - stałe rozwiązanie substytucyjne a śródmiąższowe
Roztwory stałe to roztwory w stanie stałym, które zawierają dwa lub więcej rodzajów pierwiastków w tej samej mieszaninie w stanie stałym. Istnieją dwie formy roztworów stałych jako substytucyjne i śródmiąższowe roztwory stałe w zależności od sposobu ich powstawania. Różnica między substytucyjnym i śródmiąższowym roztworem stałym polega na tym, że tworzenie roztworu substytucyjnego polega na zastąpieniu atomu rozpuszczalnika atomem substancji rozpuszczonej, podczas gdy przy tworzeniu śródmiąższowych roztworów stałych nie ma zastępowania atomów rozpuszczalnika przez atomy substancji rozpuszczonej zamiast tego cząsteczki substancji rozpuszczonej wchodzą do otworów między atomami rozpuszczalnika.
