A szubsztitúciós és intersticiális szilárd oldat közötti legfontosabb különbség az, hogy a szubsztitúciós szilárd oldat képződése során az oldószeratomot oldott anyag atommal helyettesítik. Ellenkezőleg, az intersticiális szilárd oldatok képződése során az oldószer atomok nem helyettesítik az oldott anyag atomjait, hanem az oldott anyag molekulái az oldószeratomok közötti lyukakba kerülnek.
A szilárd oldat egy vagy több oldott anyag szilárd halmazállapotú oldata ugyanabban az oldószerben. Ott két vagy több elem fordul elő szilárd állapotban. Inkább oldatnak nevezzük, mint vegyületnek, mert az oldószer kristályszerkezete az oldott anyagok hozzáadásával változatlan marad. A szilárd oldatos erősítés során a tiszta fém szilárdsága egy másik elem ötvözésével növelhető. Ezt szilárd oldat készítésével tehetjük meg. Az ötvözőelemtől függően a szilárd oldatok két formája létezik: helyettesítő és intersticiális szilárd oldat.
Mi az a helyettesítő szilárd megoldás?
A szubsztitúciós szilárd oldatok olyan szilárd halmazállapotú oldatok, amelyek akkor keletkeznek, amikor az oldott anyag atomjai helyettesítik az oldószeratomokat. Ahhoz, hogy ilyen szilárd oldatot hozzunk létre, az oldott anyag atomjainak elég nagynak kell lenniük ahhoz, hogy a rácsban lévő oldószer atomokat helyettesítsék. Az oldott anyag atomjai szubsztitúciósan épülnek be a rácsba azáltal, hogy a rács bizonyos helyein kicserélik az atomokat. Itt néhány ötvözőelemben vannak oldott atomok, amelyek csak kis mennyiségben képesek helyettesíteni az oldószeratomokat, míg vannak olyan ötvözőelemek, amelyek a szilárd oldat egészében helyettesíthetik az oldószeratomokat.
Ez a fajta szilárd oldat akkor keletkezik, ha az oldott anyag és az oldószer atomjai közel hasonló atomméretűek. Ezenkívül a magas hőmérséklet növelheti ezeket a helyettesítéseket. Ezenkívül a helyettesítő szilárd oldatoknak két formája van, nevezetesen; rendezett és rendezetlen szilárd oldatok. Rendezett szilárd oldat képződik, amikor az oldott anyag atomjai helyettesítik az oldószer atomokat az oldószerrács egy előnyös helyén. Pl.: Cu-Au rendszer. Rendetlen szilárd oldatok keletkeznek, amikor az oldott anyag atomjai véletlenszerűen kicserélik az oldószeratomokat a rácsban.
Mi az a közbeiktatott szilárd megoldás?
Az intersticiális szilárd oldatok olyan szilárd halmazállapotú oldatok, amelyek akkor keletkeznek, amikor az oldott anyag atomjai belépnek a rács oldószeratomjai közötti lyukakba. Ott az oldott anyag atomjai elég kicsik ahhoz, hogy bejussanak ezekbe a lyukakba. Ezeket a lyukakat közbeiktatott webhelyeknek hívjuk.
01. ábra: Közbeiktatott szilárd megoldás
Ez a folyamat gyengíti az oldószeratomok közötti kötéseket. Így a rács deformálódik. Ahhoz, hogy ez megtörténjen, az oldott anyag atomjainak atomi méretének kisebbnek kell lennie, mint az oldószeratomok méretének 40%-a. Az oldott anyag atomjai intersticiálisan lépnek be a rácsba. Csak a H, Li, Na és B elemek képesek ilyen típusú szilárd oldatok képzésére.
Mi a különbség a helyettesítő és az intersticiális szilárd megoldás között?
A szubsztitúciós szilárd oldatok olyan szilárd halmazállapotú oldatok, amelyek akkor keletkeznek, amikor az oldott anyag atomjai helyettesítik az oldószeratomokat. Az ilyen típusú szilárd oldatok csak akkor keletkeznek, ha az oldott anyag atomjai elég nagyok ahhoz, hogy helyettesítsék a rácsban lévő oldószer atomokat. Ezenkívül az oldott anyagok atomi mérete közel hasonló az oldószeratomok méretéhez. Az intersticiális szilárd oldatok olyan szilárd halmazállapotú oldatok, amelyek akkor keletkeznek, amikor az oldott anyag atomjai belépnek a rács oldószeratomjai közötti lyukakba. Ezek a szilárd oldatok csak akkor keletkeznek, ha az oldott anyag atomjai elég kicsik ahhoz, hogy belépjenek a rács lyukaiba. Ezenkívül az oldott anyag atomjainak atomi méretének az oldószeratomok méretének körülbelül 40%-ának kell lennie ahhoz, hogy ilyen típusú rácsot képezzenek. Ez a fő különbség a helyettesítő és a közbeiktatott szilárd oldat között.
Összefoglaló – Helyettesítő vs közbeiktatott szilárd megoldás
A szilárd oldatok olyan szilárd fázisú oldatok, amelyek két vagy több típusú elemet tartalmaznak ugyanabban a szilárd halmazállapotú keverékben. A szilárd oldatoknak két formája létezik, mint helyettesítő és intersticiális szilárd oldat, a kialakulás módjától függően. A szubsztitúciós és intersticiális szilárd oldat közötti különbség az, hogy a szubsztitúciós szilárd oldat képződése során az oldószeratomot oldott anyag atommal helyettesítik, míg az intersticiális szilárd oldatok képződése során az oldószer atomokat nem helyettesítik az oldott anyag atomjai. ehelyett az oldott anyag molekulái bejutnak az oldószeratomok közötti lyukakba.
