Unterschied zwischen substituierter und interstitieller fester Lösung

Das Hauptunterschied zwischen substituierter und interstitieller fester Lösung ist, dass die Substitutionsfeststofflösung beinhaltet die Substitution eines Lösungsmittelatoms durch ein gelöstes Atom bei seiner Bildung. Im Gegenteil, es gibt keine Verdrängung von Lösungsmittelatomen durch gelöste Atome bei der Bildung von interstitiellen festen Lösungen. Stattdessen dringen die gelösten Moleküle in die Löcher zwischen den Lösungsmittelatomen ein. 

Eine feste Lösung ist eine Festkörperlösung von einem oder mehreren gelösten Stoffen im gleichen Lösungsmittel. Dort treten zwei oder mehr Elemente im Festkörper auf. Wir bezeichnen es als Lösung und nicht als Verbindung, da die Kristallstruktur des Lösungsmittels bei der Zugabe von gelösten Stoffen unverändert bleibt. Bei der Feststofflösungsverfestigung kann die Festigkeit von reinem Metall durch Legieren eines anderen Elements erhöht werden. Wir können dies tun, indem wir eine feste Lösung bilden. Je nach Legierungselement gibt es zwei Formen von Feststofflösungen als Substitutions- und interstitielle Feststofflösungen.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Substitutionslösung?
3. Was ist interstitielle feste Lösung?
4. Side-by-Side-Vergleich - Substitutionslösung gegen interstitielle feste Lösung in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was ist Substitutionslösung??

Substitutionsfeststofflösungen sind Festkörperlösungen, die sich bilden, wenn die gelösten Atome die Lösungsmittelatome ersetzen. Um diese Art von fester Lösung zu bilden, sollten die gelösten Atome groß genug sein, um die Lösungsmittelatome im Gitter zu ersetzen. Die gelösten Atome bauen sich substituierend in das Gitter ein, indem die Atome an bestimmten Positionen des Gitters ersetzt werden. Hier haben einige Legierungselemente gelöste Atome, die Lösungsmittelatome nur in geringen Mengen ersetzen können, während es einige Legierungselemente gibt, die Lösungsmittelatome überall in der festen Lösung ersetzen können.

Diese Art von fester Lösung bildet sich, wenn die gelösten und Lösungsmittelatome nahezu ähnliche Atomgrößen haben. Außerdem können hohe Temperaturen diese Ersetzungen erhöhen. Darüber hinaus gibt es zwei Formen von substituierten festen Lösungen, nämlich: geordnete und ungeordnete feste Lösungen. Eine geordnete feste Lösung bildet sich, wenn die gelösten Atome die Lösungsmittelatome an einer bevorzugten Stelle des Lösungsmittelgitters ersetzen. Bsp .: Cu-Au-System. Ungeordnete feste Lösungen bilden sich, wenn die gelösten Atome die Lösungsmittelatome im Gitter zufällig ersetzen.

Was ist interstitielle feste Lösung??

Interstitielle Feststofflösungen sind Festkörperlösungen, die sich bilden, wenn gelöste Atome in die Löcher zwischen Lösungsmittelatomen des Gitters eindringen. Dort sind die gelösten Atome klein genug, um in diese Löcher einzudringen. Wir nennen diese Löcher Interstitial-Standorte.

Abbildung 01: Eine interstitielle feste Lösung

Dieser Prozess schwächt die Bindungen zwischen Lösungsmittelatomen. Somit verformt sich das Gitter. Zu diesem Zweck sollte die Atomgröße der gelösten Atome weniger als 40% der Größe der Lösungsmittelatome betragen. Die gelösten Atome treten interstitiell in das Gitter ein. Die einzigen Elemente, die diese Art von festen Lösungen bilden können, sind H, Li, Na und B.

Was ist der Unterschied zwischen substituierter und interstitieller fester Lösung??

Substitutionsfeststofflösungen sind Festkörperlösungen, die sich bilden, wenn die gelösten Atome die Lösungsmittelatome ersetzen. Diese Art von festen Lösungen bildet sich nur dann, wenn die gelösten Atome groß genug sind, um die Lösungsmittelatome im Gitter zu ersetzen. Darüber hinaus ist die Atomgröße der gelösten Stoffe der Größe der Lösungsmittelatome nahezu gleich. Interstitielle Feststofflösungen sind Festkörperlösungen, die sich bilden, wenn gelöste Atome in die Löcher zwischen Lösungsmittelatomen des Gitters eintreten. Diese festen Lösungen bilden sich nur, wenn die gelösten Atome klein genug sind, um in die Löcher des Gitters einzudringen. Zusätzlich sollte die Atomgröße der gelösten Atome etwa 40% der Größe der Lösungsmittelatome betragen, um diese Art von Gitter zu bilden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen substituierter und interstitieller fester Lösung.

Zusammenfassung - Substitutional vs Interstitial Solid Solution

Feste Lösungen sind Festkörperlösungen, die zwei oder mehr Arten von Elementen in derselben Feststoffmischung aufweisen. Es gibt zwei Formen von Feststofflösungen als substituierte und interstitielle Feststofflösungen entsprechend ihrer Form. Der Unterschied zwischen substituierten und interstitiellen Feststofflösungen besteht darin, dass bei der Bildung einer substituierten Feststofflösung ein Lösungsmittelatom durch ein gelöstes Atom ersetzt wird, während bei der Bildung interstitialer Feststofflösungen keine Lösungsmittelatome durch gelöste Atome verschoben werden Stattdessen dringen die gelösten Moleküle in die Löcher zwischen den Lösungsmittelatomen ein.

Referenz:

1. „Stärkung der soliden Lösung.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 19. Juni 2018. Hier verfügbar 
2. SMALL ARMS FACTORY (MINISTERIUM DER VERTEIDIGUNG) Folge. „Solide Lösungen.“ LinkedIn SlideShare, 18. November 2013. Hier verfügbar  

Bildhöflichkeit:

1. 'Interstitial solute'By ISiamrut in der Wikipedia auf Englisch (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia