ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสารละลายของแข็งแบบแทนที่และคั่นระหว่างหน้าคือสารละลายของแข็งแบบแทนที่เกี่ยวข้องกับการแทนที่ของอะตอมตัวทำละลายด้วยอะตอมของตัวถูกละลายในการก่อตัวของมัน ในทางตรงกันข้าม อะตอมของตัวทำละลายจะไม่มีการเคลื่อนตัวโดยอะตอมของตัวถูกละลายในการก่อตัวของสารละลายที่เป็นของแข็งคั่นระหว่างหน้า แต่โมเลกุลของตัวถูกละลายจะเข้าไปในรูระหว่างอะตอมของตัวทำละลายแทน
สารละลายที่เป็นของแข็งคือสารละลายโซลิดสเตตของตัวถูกละลายตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปในตัวทำละลายเดียวกัน มีองค์ประกอบตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไปในสถานะของแข็ง เราเรียกมันว่าสารละลายมากกว่าสารประกอบเพราะโครงสร้างผลึกของตัวทำละลายยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเติมตัวถูกละลายในกระบวนการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็ง ความแข็งแรงของโลหะบริสุทธิ์สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการผสมองค์ประกอบอื่นเข้าด้วยกัน เราสามารถทำได้โดยสร้างโซลูชันที่มั่นคง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบการผสม สารละลายของแข็งมีสองรูปแบบเป็นสารละลายของแข็งทดแทนและคั่นระหว่างหน้า
แทนโซลิดโซลูชั่นคืออะไร
สารละลายของแข็งทดแทนคือสารละลายโซลิดสเตตที่ก่อตัวเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายแทนที่อะตอมของตัวทำละลาย ในการสร้างสารละลายของแข็งชนิดนี้ อะตอมของตัวถูกละลายควรมีขนาดใหญ่พอที่จะแทนที่อะตอมของตัวทำละลายในโครงตาข่าย อะตอมของตัวถูกละลายรวมเข้าไว้ในโครงตาข่ายแทนที่ด้วยการแทนที่อะตอมในตำแหน่งเฉพาะของโครงตาข่าย ในที่นี้ ธาตุผสมบางชนิดมีอะตอมของตัวถูกละลายซึ่งสามารถแทนที่อะตอมของตัวทำละลายได้ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น ในขณะที่มีธาตุผสมบางชนิดที่สามารถแทนที่อะตอมของตัวทำละลายได้ทั่วทั้งสารละลายที่เป็นของแข็ง
สารละลายของแข็งประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายและตัวทำละลายมีขนาดอะตอมใกล้เคียงกันนอกจากนี้ อุณหภูมิสูงสามารถเพิ่มการทดแทนเหล่านี้ได้ นอกจากนี้ยังมีสารละลายของแข็งทดแทนสองรูปแบบคือ โซลูชั่นที่เป็นของแข็งที่ได้รับคำสั่งและไม่เป็นระเบียบ สารละลายที่เป็นของแข็งที่ได้รับคำสั่งก่อตัวเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายแทนที่อะตอมของตัวทำละลายในตำแหน่งที่พึงประสงค์ของโครงตาข่ายตัวทำละลาย เช่น ระบบ Cu-Au สารละลายของแข็งที่ไม่เป็นระเบียบเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายสุ่มแทนที่อะตอมของตัวทำละลายในโครงตาข่าย
Interstitial Solid Solution คืออะไร
สารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้าเป็นสารละลายโซลิดสเตตที่ก่อตัวเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายเข้าไปในรูระหว่างอะตอมของตัวทำละลายในโครงตาข่าย อะตอมของตัวถูกละลายนั้นมีขนาดเล็กพอที่จะเข้าไปในรูเหล่านี้ได้ เราเรียกหลุมเหล่านี้ว่าไซต์คั่นระหว่างหน้า
รูปที่ 01: โซลูชันที่เป็นของแข็งคั่นระหว่างหน้า
กระบวนการนี้ทำให้พันธะระหว่างอะตอมของตัวทำละลายอ่อนแอลง ดังนั้นโครงตาข่ายจึงเสียรูป สำหรับสิ่งนี้ที่จะเกิดขึ้นขนาดอะตอมของอะตอมของตัวถูกละลายควรน้อยกว่า 40% ของขนาดของอะตอมของตัวทำละลาย อะตอมของตัวถูกละลายจะเข้าสู่ตาข่ายคั่นระหว่างหน้า องค์ประกอบเดียวที่สามารถสร้างสารละลายแข็งประเภทนี้ได้คือ H, Li, Na และ B
ความแตกต่างระหว่างโซลูชันแบบแทนที่และคั่นระหว่างหน้าต่างกันอย่างไร
สารละลายของแข็งทดแทนคือสารละลายโซลิดสเตตที่ก่อตัวเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายแทนที่อะตอมของตัวทำละลาย สารละลายที่เป็นของแข็งประเภทนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายมีขนาดใหญ่พอที่จะแทนที่อะตอมของตัวทำละลายในโครงข่าย ยิ่งไปกว่านั้น ขนาดอะตอมของตัวถูกละลายนั้นเกือบจะใกล้เคียงกับขนาดของอะตอมของตัวทำละลาย สารละลายคั่นระหว่างหน้าเป็นสารละลายโซลิดสเตตที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายเข้าไปในรูระหว่างอะตอมของตัวทำละลายของตาข่าย สารละลายที่เป็นของแข็งเหล่านี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมของตัวถูกละลายมีขนาดเล็กพอที่จะเข้าไปในรูของโครงข่ายนอกจากนี้ ขนาดอะตอมของอะตอมของตัวถูกละลายควรมีขนาดประมาณ 40% ของขนาดของอะตอมของตัวทำละลายเพื่อสร้างโครงข่ายประเภทนี้ นี่คือข้อแตกต่างหลักระหว่างโซลูชันแบบทดแทนและแบบทึบคั่นระหว่างหน้า
สรุป – โซลูชันแบบทดแทนและแบบคั่นระหว่างหน้า
สารละลายโซลิดสเตตคือสารละลายโซลิดสเตตซึ่งมีองค์ประกอบตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปในส่วนผสมของโซลิดสเตตเดียวกัน สารละลายที่เป็นของแข็งมีสองรูปแบบเป็นสารละลายที่เป็นของแข็งแทนและคั่นระหว่างหน้าตามลักษณะที่เกิดขึ้น ความแตกต่างระหว่างสารละลายของแข็งแบบแทนที่และคั่นระหว่างหน้าคือในการก่อตัวของสารละลายที่เป็นของแข็งแบบแทนที่ มันเกี่ยวข้องกับการแทนที่ของอะตอมตัวทำละลายด้วยอะตอมของตัวถูกละลาย ในขณะที่การก่อตัวของสารละลายที่เป็นของแข็งคั่นระหว่างหน้า ไม่มีการกระจัดของอะตอมของตัวทำละลายโดยอะตอมของตัวถูกละลาย แทน โมเลกุลของตัวถูกละลายจะเข้าไปในรูระหว่างอะตอมของตัวทำละลาย