Unterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen

Hauptunterschied - Substitutions- und Interstitiallegierungen

Eine Legierung ist eine Mischung aus Metallen oder eine Mischung aus Metallen und einigen anderen Elementen. Es gibt zwei Hauptarten von Legierungen als Substitutionslegierungen und interstitielle Legierungen. Wenn bei der Herstellung von Legierungen geschmolzenes Metall verwendet wird, bestimmt die Größe der Atome den Typ, der gebildet werden soll. Wenn die Atome der Metalle relativ ähnliche Größen haben, wird ein Substitutionslegierungstyp gebildet, aber wenn ein Typ von Metallatomen kleiner als der andere Typ ist, wird eine Zwischengitterlegierung gebildet. Der Hauptunterschied zwischen Substitutionslegierungen und Interstitiallegierungen ist der Substitutionslegierungen werden gebildet, indem ein Metallatom durch ein anderes Metallatom ähnlicher Größe ersetzt wird, während Zwischengitterlegierungen durch Einfügen kleinerer Atome in Löcher des Metallgitters gebildet werden.

Wichtige Bereiche

1. Was sind Substitutionslegierungen?
     - Definition, Bildung, Beispiele
2. Was sind interstitielle Legierungen?
    - Definition, Beispiele, Bildungsmechanismus
3. Was ist der Unterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Legierung, Atome, Bronze, interstitielle Legierungen, Zwischenräume, Metall, Metallgitter, Substitutionslegierungen

Was sind Substitutionslegierungen?

Substitutionslegierungen sind Metalllegierungen, die durch Ersetzen eines anderen Metallatoms ähnlicher Größe durch ein Metallatom gebildet werden. Um eine Legierung zu bilden, sollten die beiden Substanzen (Metalle) gemischt werden. Die Art und Größe der zu vermischenden Substanzen kann die Art der gebildeten Legierung bestimmen. Um eine Substitutionslegierung zu bilden, sollten die Atome der beiden Metalle eine ähnliche Größe haben.

Abbildung 1: Vergleich zwischen reinem Metall und Substitutionslegierung

Eine Substitutionslegierung wird über einen Atomaustauschmechanismus gebildet. Hier werden einige Metallatome eines Metallgitters durch Metallatome des anderen Metalls ersetzt oder ersetzt. Beide Arten von Metallatomen sollten jedoch ähnliche oder nahezu ähnliche Größen aufweisen, damit diese Substitution stattfindet. Der Prozentsatz der Differenz zwischen Atomen sollte 15% nicht überschreiten..

Eine bekannte Legierung, die eine Substitutionslegierung ist, ist Bronze. Bronze ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Kupfer und Zinn besteht. Manchmal werden jedoch auch andere Elemente mit Kupfer gemischt, um Bronze herzustellen. Zu diesen Elementen gehören Arsen, Phosphor, Aluminium, Mangan und Silizium. Kupfer- und Zinnmetallatome sind in ihrer Größe nahezu ähnlich.

Was sind interstitielle Legierungen?

Zwischengitterlegierungen sind Metalllegierungen, die durch Einfügen kleinerer Atome in Löcher des Metallgitters gebildet werden. Ein Metallgitter ist eine metallische Struktur, die aus einem riesigen Gitter aus positiv geladenen Ionen und delokalisierten äußeren Elektronen besteht. Eine interstitielle Legierung wird gebildet, wenn ein Metall mit einer anderen Substanz gemischt wird, die aus kleinen Atomen (mit kleinen Radien) besteht, die sich in den Löchern des Metallgitters befinden können.

Abbildung 2: Vergleich eines reinen Metalls mit einer Interstitiallegierung

Einige Beispiele solcher kleinen Atome schließen Wasserstoff, Kohlenstoff, Bor und Stickstoff ein. Die Löcher in einem Metallgitter sind die Räume zwischen den Metallatomen. Stahl ist ein gutes Beispiel für eine interstitielle Legierung. Stahl ist eine Metalllegierung, die Eisen, Kohlenstoff und einige andere Elemente enthält. Hier füllen die kleinen Kohlenstoffatome die Räume zwischen den großen Eisenatomen. Aufgrund dieser dicht gepackten Struktur aus Stahl ist es hart und sehr stark.

Die Bildung einer Interstitiallegierung erfolgt über den Interstitialmechanismus. Hier ist ein Atomtyp wesentlich kleiner als der andere. Da diese Atome viel kleiner sind, können sie die Atome des Metallgitters nicht ersetzen, wie bei Substitutionslegierungen. Stattdessen werden sie in den großen Atomen des Metallgitters in Räumen eingeschlossen. Diese Räume werden Zwischenräume genannt.

Unterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen

Definition

Stellvertreter Legierungen: Substitutionslegierungen sind Metalllegierungen, die durch Ersetzen eines anderen Metallatoms ähnlicher Größe durch ein Metallatom gebildet werden.

Interstitielle Legierungen: Zwischengitterlegierungen sind Metalllegierungen, die durch Einfügen kleinerer Atome in Löcher des Metallgitters gebildet werden.

Größen der Atome

Stellvertreter Legierungen: Substitutionslegierungen enthalten Metallatome mit ähnlichen oder nahezu ähnlichen Größen.

Interstitielle Legierungen: Interstitielle Legierungen enthalten große Metallatome und kleine Atome verschiedener Elemente..

Bildungsmechanismus

Stellvertreter Legierungen: Substitutionslegierungen werden durch Atomaustauschmechanismus gebildet.

Interstitielle Legierungen: Zwischengitterlegierungen werden durch Zwischengittermechanismus gebildet.

Beispiele

Stellvertreter Legierungen: Ein bekanntes Beispiel für eine Substitutionslegierung ist Bronze.

Interstitielle Legierungen: Stahl ist eine interstitielle Legierung.

Fazit

Legierungen sind Substanzen, die durch Mischen von zwei oder mehr Metallkomponenten zusammen mit einigen anderen Verbindungen gebildet werden. Es gibt zwei Arten von Legierungen, die auf der Bildung der Legierung basieren: Substitutionslegierungen und interstitielle Legierungen. Der Hauptunterschied zwischen Substitutions- und Interstitiallegierungen besteht darin, dass Substitutionslegierungen gebildet werden, indem ein Metallatom durch ein anderes Metallatom ähnlicher Größe ersetzt wird, während Interstitiallegierungen durch Einfügen kleinerer Atome in Löcher des Metallgitters gebildet werden.

Verweise:

1. „Chemie“. Annenberg-Schüler, hier erhältlich.
2. „6.7A: Substitutionslegierungen.“ Chemie LibreTexts, Libretexts, 12. Dezember 2016, hier verfügbar.
3. „6.7B: Interstitial Alloys“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 21. Juli 2016, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Alloy atomare Anordnungen, die die verschiedenen Typen zeigen" Von Zaereth - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia