Ποιος είναι ο παράγοντας ότι ο σχηματισμός αποτελέσματος της υποκατάστασης στερεών λύσεων;

Ο σχηματισμός ενός υποκαταστατικού στερεού διαλύματος, όπου τα άτομα ενός στοιχείου αντικαθιστούν τα άτομα ενός άλλου σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα, επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες:

1. Παράγοντας ατομικού μεγέθους:

* Παρόμοιες ατομικές ακτίνες: Για επιτυχή υποκατάσταση, οι ατομικές ακτίνες των ατόμων διαλυτής ουσίας και διαλύτη πρέπει να είναι παρόμοια. Μια διαφορά μικρότερη από 15% θεωρείται γενικά ευνοϊκή. Εάν η διαφορά μεγέθους είναι πολύ μεγάλη, το άτομο διαλυμένης ουσίας θα δημιουργήσει σημαντική παραμόρφωση πλέγματος, οδηγώντας σε αστάθεια.

2. Κρυσταλλική δομή:

* Ίδια κρυσταλλική δομή: Τόσο τα μέταλλα διαλελυμένης ουσίας όσο και διαλύτη θα πρέπει να έχουν την ίδια κρυσταλλική δομή για το σχηματισμό ενός υποκαταστατικού στερεού διαλύματος. Αυτό εξασφαλίζει ότι τα άτομα διαλυτής ουσίας μπορούν να χωρέσουν στο υπάρχον πλέγμα χωρίς να προκαλέσουν σημαντική διαταραχή.

3. Χημική συγγένεια:

* Παρόμοια ηλεκτροαρνητικότητα: Στοιχεία με παρόμοια ηλεκτροαρνητικότητα τείνουν να σχηματίζουν υποκατάστατα στερεά διαλύματα. Αυτό υποδεικνύει μια παρόμοια τάση να προσελκύει ηλεκτρόνια, οδηγώντας σε ασθενέστερους διατομικούς δεσμούς και μεγαλύτερη διαλυτότητα.

* σθένος: Στοιχεία με παρόμοια βαλβίδα (αριθμός ηλεκτρονίων σθένους) είναι πιο πιθανό να σχηματίσουν στερεά διαλύματα. Αυτό διευκολύνει το σχηματισμό παρόμοιων τύπων συγκόλλησης μεταξύ των ατόμων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη.

4. Σχετικές συγκεντρώσεις:

* Περιορισμένη διαλυτότητα: Ακόμη και αν οι άλλοι παράγοντες είναι ευνοϊκοί, υπάρχει ένα όριο στην ποσότητα της διαλελυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί στον διαλύτη. Αυτό το όριο ορίζεται από το όριο διαλυτότητας, το οποίο εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τα συγκεκριμένα στοιχεία που εμπλέκονται.

5. Θερμοκρασία:

* Αυξημένη διαλυτότητα: Γενικά, η διαλυτότητα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αυξημένη θερμική ενέργεια βοηθά στην αντιμετώπιση του ενεργειακού φραγμού που απαιτείται για τα άτομα διαλυτής ουσίας να εισέλθουν στο πλέγμα διαλύτη.

6. Άλλοι παράγοντες:

* Παραμόρφωση πλέγματος: Ακόμη και αν η διαφορά μεγέθους είναι μικρή, τα άτομα διαλυτής ουσίας μπορούν ακόμα να δημιουργήσουν κάποια παραμόρφωση πλέγματος. Αυτή η παραμόρφωση μπορεί να επηρεάσει τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος.

* Ηλεκτρονική δομή: Η ηλεκτρονική δομή των ατόμων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη παίζει ρόλο στον προσδιορισμό της σταθερότητας του στερεού διαλύματος.

* Διαγράμματα φάσης: Τα διαγράμματα φάσης χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη των φάσεων που θα σχηματίζονται σε διαφορετικές συνθέσεις και θερμοκρασίες. Παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το σχηματισμό στερεών λύσεων.

Παραδείγματα:

* Brass: Ένα υποκατάστατο στερεό διάλυμα χαλκού και ψευδαργύρου.

* ασήμι στερλίνα: Ένα υποκατάστατο στερεό διάλυμα αργύρου και χαλκού.

* χάλκινο: Ένα υποκατάστατο στερεό διάλυμα χαλκού και κασσίτερου.

Σημείωση:

* Αυτοί οι παράγοντες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και η συνολική επίδραση στον σχηματισμό στερεών διαλύσεων είναι πολύπλοκη.

* Ορισμένα στερεά διαλύματα σχηματίζονται από ένα συνδυασμό υποκατάστασης και διάμεσων μηχανισμών.

* Ο σχηματισμός υποκαταστάσεων στερεών λύσεων είναι απαραίτητος στην επιστήμη των υλικών για τη δημιουργία κραμάτων με βελτιωμένες ιδιότητες.