Pevné řešení - Solid solution

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Solidní řešení“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Listopad 2007) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Obr. 1 Binární fázový diagram zobrazující pevná řešení v celém rozsahu relativních koncentrací.

A pevný roztok^[4] je pevný -Stát řešení jednoho nebo více rozpuštěné látky v solventní. Takový vícesložkový systém je považován spíše za řešení než za sloučenina když Krystalická struktura přidáním rozpuštěných látek zůstane nezměněno a když chemické složky zůstanou v jedné homogenní fázi. To se často stává, když dva prvky (obecně kovy ), kterých se to týká, jsou blízko sebe na periodická tabulka; naopak, chemická sloučenina obecně vzniká, když dva zapojené kovy nejsou v periodické tabulce blízko sebe.^[5]

Tuhé řešení je třeba odlišit od mechanické směsi práškových pevných látek, jako jsou dvě soli, cukr a sůl atd. Mechanické směsi jsou úplné nebo částečné mezera mísitelnosti Příklady pevných roztoků zahrnují krystalizované soli z jejich kapalné směsi, kovu slitiny a vlhký pevné látky. V případě kovových slitin intermetalické sloučeniny se vyskytují často.

Detaily

Rozpuštěná látka se může zabudovat do rozpouštědla krystalová mříž substitučně, nahrazením částice rozpouštědla v mřížce, nebo intersticiálně vložením do prostoru mezi částicemi rozpouštědla. Oba tyto typy pevných roztoků ovlivňují vlastnosti materiálu narušením krystalové mřížky a narušením fyzikální a elektrické homogenity materiálu rozpouštědla.^[6]

Některé směsi snadno vytvoří pevné roztoky v rozmezí koncentrací, zatímco jiné směsi vůbec nevytvoří pevné roztoky. Sklon k tomu, aby jakékoli dvě látky tvořily pevný roztok, je komplikovanou záležitostí zahrnující chemikálie, krystalografické, a kvantová vlastnosti dotyčných látek. Substituční solidní řešení v souladu s Pravidla Hume-Rothery, se mohou tvořit, pokud rozpuštěná látka a rozpouštědlo mají:

• Podobný atomové poloměry (Rozdíl 15% nebo méně)
• Stejná krystalová struktura
• Podobný elektronegativity
• Podobný mocenství

pevný roztok se mísí s ostatními a vytvoří nové řešení

The fázový diagram v Obr. 1 zobrazí slitina ze dvou kovů, které vůbec tvoří pevný roztok koncentrace dvou druhů. V tomto případě má čistá fáze každého prvku stejnou krystalovou strukturu a podobné vlastnosti těchto dvou prvků umožňují nestrannou substituci v celém rozsahu relativních koncentrací.

Pevné roztoky mají důležité komerční a průmyslové aplikace, protože takové směsi mají často lepší vlastnosti než čisté materiály. Mnoho kovových slitin je pevná řešení. I malé množství rozpuštěné látky může ovlivnit elektrické a fyzikální vlastnosti rozpouštědla.

Obr Tento binární fázový diagram ukazuje dvě pevná řešení: ${ displaystyle alpha}$ a ${ displaystyle beta}$.

Binární fázový diagram v Obr ukazuje fáze směsi dvou látek v různých koncentracích, ${ displaystyle A}$ a ${ displaystyle B}$. Oblast označená „${ displaystyle alpha}$„je pevné řešení s ${ displaystyle B}$ působí jako rozpuštěná látka v matici ${ displaystyle A}$. Na druhém konci stupnice koncentrace region označil „${ displaystyle beta}$„je také pevné řešení s ${ displaystyle A}$ působí jako rozpuštěná látka v matici ${ displaystyle B}$. Velká pevná oblast mezi ${ displaystyle alpha}$ a ${ displaystyle beta}$ pevné roztoky, označené „${ displaystyle alpha}$ + ${ displaystyle beta}$", je ne pevné řešení. Místo toho přezkoumání mikrostruktura směsi v tomto rozmezí by odhalilo dvě fáze - pevný roztok ${ displaystyle A}$-v-${ displaystyle B}$ a pevné řešení ${ displaystyle B}$-v-${ displaystyle A}$ by možná tvořily samostatné fáze lamela nebo zrna.

aplikace

Ve fázovém diagramu bude materiál při třech různých koncentracích pevný, dokud se nezahřeje na svoji hodnotu bod tání, a poté (po přidání teplo fúze ) se při stejné teplotě stávají tekutými:

• nelegální extrémní levice
• nelegální extrémní pravice
• pokles ve středu ( eutektický složení).

V jiných poměrech vstoupí materiál do kašovité nebo pastovité fáze, dokud se nezahřeje na úplné roztavení.

Směs v bodě poklesu diagramu se nazývá a eutektický slitina. Olovo-cínové směsi formulované v tomto bodě (směs 37/63) jsou užitečné při pájení elektronických součástek, zejména pokud se provádí ručně, protože pevná fáze se rychle ochladí. Naproti tomu, když se směsi olova a cínu používaly k pájení švů v karosériích automobilů, pastovitý stav umožňoval tvarování tvaru pomocí dřevěné lopatky nebo nástroje, takže byl použit poměr olova a cínu 70 až 30. (Olovo je z těchto aplikací odstraněno kvůli toxicita a následné potíže s recyklací zařízení a součástí, které obsahují olovo.)

Řešení

Když se pevný roztok stane nestabilním - například kvůli nižší teplotě - dojde k exsoluci a obě fáze se rozdělí na odlišné mikroskopické až megaskopické lamely. To je způsobeno hlavně rozdílem ve velikosti kationtu. Kationty, které mají velký rozdíl v poloměrech, pravděpodobně nenahradí snadno.^[7]

Vezměte alkálie živce minerály například jehož koncoví členové jsou albit, NaAlSi₃Ó₈ a mikroklin, KAlSi₃Ó₈. Při vysokých teplotách Na⁺ a K.⁺ snadno se navzájem nahrazují, a tak minerály vytvoří pevný roztok, ale při nízkých teplotách může albit nahradit jen malé množství K⁺ a totéž platí pro Na⁺ v mikroklině. To vede k exsoluci, kde se rozdělí do dvou samostatných fází. V případě minerálů alkalických živců se tenké bílé albitové vrstvy budou střídat mezi typicky růžovým mikroklinem,^[7] což má za následek perthite textura.

Viz také

• Zpevnění pevného řešení
• Vegardův zákon

Reference

externí odkazy

• Balíček pro výuku a učení DoITPoMS - „Solidní řešení“