Solutie solida

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fig. 1 O diagramă de fază binară care prezintă soluții solide pe întreaga gamă de concentrații relative.

O soluție solidă este o soluție în stare solidă a unuia sau mai multor substanțe dizolvate într-un solvent . Un astfel de amestec este considerat mai degrabă o soluție decât un compus atunci când structura cristalină a solventului rămâne neschimbată după adăugarea substanțelor dizolvate și când amestecul rămâne într-o singură fază omogenă . Acest lucru se întâmplă adesea atunci când cele două elemente (de obicei metale ) implicate sunt apropiate între ele pe tabelul periodic ; dimpotrivă, un compus chimic este în general rezultatul lipsei de proximitate a celor două metale implicate pe tabelul periodic. [1]

Detalii

Solutul poate fi încorporat în rețeaua de cristal a solventului în mod substituțional , înlocuind o particulă de solvent în rețea sau interstițial , inserându-se în spațiul dintre particulele de solvent. Ambele tipuri de soluții solide afectează proprietățile materialului prin denaturarea rețelei cristaline și perturbarea omogenității fizice și electrice a materialului solvent. [2]

Unele amestecuri pot forma rapid soluții solide într-un interval de concentrații, în timp ce alte amestecuri nu vor forma deloc. Propensiunea oricăror două substanțe pentru a forma o soluție solidă este o problemă complexă care implică proprietățile chimice , cristalografice și cuantice ale substanțelor în cauză. Soluțiile solide substituționale, conform regulilor Hume-Rothery , se pot forma dacă solutul și solutul au:

Diagrama de fază din Fig. 1 arată un aliaj de două metale formând o soluție solidă la toate concentrațiile relative ale celor două specii. În acest caz, faza pură a fiecărui element are aceeași structură, iar proprietățile similare ale celor două elemente permit substituirea nedistorsionată pe întreaga gamă de concentrații relative.

Soluțiile solide au aplicații comerciale și industriale importante, deoarece aceste amestecuri au deseori proprietăți superioare materialelor pure. Multe aliaje metalice sunt soluții solide. Chiar și cantități mici de substanță dizolvată pot afecta proprietățile electrice și fizice ale solventului.

Fig. 2 Această diagramă de fază binară prezintă două soluții solide: α și β .

Diagrama de fază binară din Fig. 2 din dreapta arată fazele unui amestec de două substanțe în concentrații variate, A și B. Regiunea marcată cu „ α ” este o soluție solidă, cu B acționând ca un solut într-o matrice a lui A. La celălalt capăt al scalei de concentrație, regiunea marcată cu „ β ” este, de asemenea, o soluție solidă, cu A acționând ca un solut într-o matrice de B. Regiunea solidă mare din mijlocul soluțiilor solide α și β marcate cu „ α + β ”, nu este o soluție solidă. În schimb, o examinare a microstructurii unui amestec din acest domeniu ar dezvălui două faze - soluția solidă A -in- B și soluția solidă B -in- A ar forma faze distincte, probabil sub formă de lamele sau boabe.

Aplicații

În diagrama de fază, în trei concentrații diferite, materialul va fi solid până când este încălzit până la punctul său de topire și apoi (după adăugarea căldurii de topire ) va deveni lichid la aceeași temperatură:

  • extremul stâng nelimitat
  • extrema dreaptă nelimitată
  • îndoirea în centru (compoziția eutectică).

În alte proporții, materialul va intra într-o fază moale sau pastoasă până când este încălzit până la topirea completă.

Amestecul de la punctul de flexie al diagramei se numește aliaj eutectic . Amestecurile de plumb-staniu formulate acolo (amestecul 37/63) sunt utile pentru lipirea componentelor electronice, în special când se realizează manual, deoarece faza solidă este introdusă rapid pe măsură ce lipirea se răcește. Dimpotrivă, atunci când amestecurile de plumb-staniu au fost folosite pentru lipirea îmbinărilor în caroserii mașinii, o consistență pastoasă a făcut posibilă crearea unei forme cu o paletă sau unealtă din lemn, astfel încât s-a folosit un raport plumb-staniu de 70-30. (Plumbul este eliminat treptat din astfel de aplicații astăzi, datorită toxicității sale și dificultății rezultate în reciclarea dispozitivelor și a componentelor care îl conțin.)

Solutie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: soluție .

Atunci când o soluție solidă devine instabilă - de exemplu, datorită unei temperaturi mai scăzute - apare soluția de exoluție și cele două faze sunt separate în lamele de la microscopic la megascopiche. Cauza principală constă în mărimea cationilor. Cationii care au o diferență mare în raze sunt puțin probabil să se înlocuiască rapid. [3]

Luați de exemplu mineralele din alcaline feldspat , ai cărei membri sunt extreme albite , NaAlSi 3 O 8, iar microcline , Kalsi 3 O 8. La temperaturi ridicate, Na + și K + se înlocuiesc rapid reciproc și astfel mineralele vor forma o soluție solidă, totuși la temperaturi scăzute albitul poate înlocui doar o cantitate mică de K + și același lucru este valabil și pentru Na + din microclină , ceea ce duce la exoluție în care se vor separa în două faze separate. În mineralele alcaline de feldspat , straturile subțiri albe de albită vor alterna între cele tipic roz ale microclinei . [3]

Exemple

Notă

  1. ^ Alan Howard Cottrell , An Introduction to Metalurgie , Institute of Materials, 1967, ISBN 0-8448-0767-2 .
  2. ^ William D. Callister Jr., Știința și ingineria materialelor: o introducere , ediția a VII-a, John Wiley & Sons, 2006, ISBN 0-471-35446-5 .
  3. ^ a b Nesse, William D. (2000). Introducere în mineralogie . New York: Oxford University Press. pp. 91-92. ISBN 978-0-19-510691-6

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00566874
Adus de la „https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Solid_Solution&oldid=107376746 ”