Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ μιας υποκατάστασης στερεάς λύσης και μιας διάμεσης λύσης;

Αντικατάσταση έναντι διάμεσων στερεών διαλυμάτων:

Τόσο τα υποκατάστατα όσο και τα ενδιάμεσα στερεά διαλύματα είναι τύποι κραμάτων όπου ένα άτομο διαλυμένης ουσίας διαλύεται σε μέταλλο διαλύτη (ξενιστή). Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο τα άτομα διαλυμένης ουσίας ενσωματώνονται στο κρυσταλλικό πλέγμα διαφοροποιεί αυτά τα δύο διαλύματα.

υποκαταστάσεις στερεών λύσεων:

* Μηχανισμός: Τα άτομα διαλυτής ουσίας αντικαθιστούν τα άτομα διαλύτη στο κρυσταλλικό πλέγμα.

* Απαίτηση μεγέθους: Το άτομο διαλυμένης ουσίας πρέπει να είναι παρόμοιο σε μέγεθος με το άτομο διαλύτη, ιδανικά εντός 15% διαφοράς σε ατομικές ακτίνες. Αυτό επιτρέπει την ελάχιστη παραμόρφωση του κρυσταλλικού πλέγματος.

* Παραδείγματα:

* Χαλκός σε χρυσό (ο χρυσός είναι ο διαλύτης)

* Νικέλιο σε χαλκό

* Ασημί σε χρυσό

Διευθύνσεις στερεών λύσεων:

* Μηχανισμός: Τα άτομα διαλυτής ουσίας ταιριάζουν στους διάμεσους χώρους (κενά) μεταξύ των ατόμων διαλύτη στο κρυσταλλικό πλέγμα.

* Απαίτηση μεγέθους: Τα άτομα διαλυτής ουσίας πρέπει να είναι πολύ μικρότερα από τα άτομα διαλύτη.

* Παραδείγματα:

* Άνθρακα σε σίδηρο (σχηματισμός χάλυβα)

* Υδρογόνο στο παλλάδιο

* Άζωτο στο σίδηρο

Βασικές διαφορές σε έναν πίνακα:

| Χαρακτηριστικό | Υποκαταστατική λύση | Διάμεση λύση |

| --- | --- | --- |

| Τοποθεσία ατόμου διαλυμένης ουσίας | Αντικαθιστά το άτομο διαλύτη | Καταλαμβάνει διάμεσους χώρους

| Μέγεθος ατόμου διαλυμένης ουσίας | Παρόμοια με το άτομο διαλύτη (εντός 15%) Πολύ μικρότερο από το άτομο διαλύτη |

| Επίδραση στο κρύσταλλο πλέγμα | Μικρή παραμόρφωση | Σημαντική παραμόρφωση |

| Όριο διαλυτότητας | Περιορισμένη από το μέγεθος και τη διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας | Περιορισμένη από το μέγεθος και τη διαθεσιμότητα των ενδιάμεσων χώρων

Εδώ είναι μια απλή αναλογία:

Φανταστείτε ένα παζλ με όλα τα κομμάτια να έχουν το ίδιο μέγεθος (ο διαλύτης). Σε μια υποκατάστατη λύση, αντικαθιστάτε ένα κομμάτι με ένα κομμάτι παρόμοιου μεγέθους (η διαλυμένη ουσία). Σε μια διάταξη, προσπαθείτε να χωρέσετε ένα πολύ μικρότερο κομμάτι στα κενά μεταξύ των μεγαλύτερων τεμαχίων.

Αντίκτυπος των διαφορών:

* Μηχανικές ιδιότητες: Οι υποκατάστατες λύσεις μπορούν να έχουν ευρύτερο φάσμα επιδράσεων στις μηχανικές ιδιότητες (π.χ. αντοχή, ολκιμότητα) σε σύγκριση με τα διάκριση διαλύματα λόγω του μεγαλύτερου αντίκτυπου στο κρυσταλλικό πλέγμα.

* Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Οι υποκατάστατες διαλύσεις τείνουν να έχουν πιο σημαντικό αντίκτυπο στην ηλεκτρική αγωγιμότητα σε σύγκριση με τις διάμεσες λύσεις, ειδικά εάν το άτομο διαλυτής ουσίας έχει διαφορετική διαμόρφωση ηλεκτρονίων σθένους.

* Θερμική επεξεργασία: Τα διάμεσο στερεό διαλύματα χρησιμοποιούνται συχνά για θερμικές επεξεργασίες (π.χ. χάλυβα σκλήρυνσης), οι οποίες μπορούν να εκμεταλλευτούν τις αλλαγές στις ιδιότητες που προκύπτουν από την κίνηση των ατόμων διαλυτής ουσίας μέσα στο πλέγμα.

Η κατανόηση της διαφοράς μεταξύ υποκατάστασης και διάμεσων στερεών λύσεων μας βοηθά να προβλέψουμε τις ιδιότητες των κραμάτων και να τα μηχανικά για συγκεκριμένες εφαρμογές.