Твердые растворы замещения

Возникновение нестехиометрических соединений

Твердый раствор называют однородной кристаллической фазой с переменным составом.

Твердый раствор определенной структуры представляет собой монокристаллическую фазу, состав которой может изменяться без появления новой, в определенных пределах в пределах так называемой однородной области.

Существует несколько видов твердых растворов. 2 типа-твердые растворы-твердые растворы первого типа и входные типы-твердые растворы второго типа образуются при встраивании в решетку»растворения» кристаллизационных соединений атомов или ионов в  кроме того, при образовании замещенного твердого раствора»присущие»атомы основного вещества матрицы замещаются вставленными атомами. 

При образовании входящего твердого раствора эти атомы располагаются в промежутках решетки матричного вещества.

3-й тип твердого раствора не имеет никакого отношения к введению в решетку посторонних атомов или ионов, но обусловлен отклонениями в определенном диапазоне состава этого соединения от стехиометрического состава.

Такие твердые растворы называют нестехиометрическими дефектами; для некоторых из них иногда используют название твердого раствора вычитания.

Твердый раствор не является исключительным явлением. Напротив, это очень характерное состояние реальных веществ, так как в твердом состоянии нет веществ, полностью нерастворимых друг от друга. Точно так же на самом деле не существует соединения, обладающего координационным катаклизмом с составом, который всегда точно соответствует стехиометрическому составу.

Надежные альтернативные решения. Когда атом или ион одного вещества проникает в решетку другого вещества и замещает свои собственные атомы или ионы на месте решетки, возникает твердый раствор замещения.

Твердый замещающий раствор — это раствор, который образуется в результате статистического замещения атома или иона в структуре кристаллического вещества растворителем или матрицей, содержащей другой растворенный атом или ион, и в результате занимает регулярное место в кристаллической решетке.

• Замещение твердого раствора также называют смешанными и изоморфными смесями, а образование замещенного твердого раствора называют изоморфным замещением.

Твердые растворы внедрения

При образовании замещенного твердого раствора, как правило, как положительные, так и отрицательные ионы могут замещаться друг другом.

Некоторые вещества могут очень легко образовывать твердые растворы, например, когда они совместно кристаллизуются из раствора. Однако силикат, например, чаще всего требует значительной энергии активации для образования твердого раствора, который образуется в связи с различными тепловыми процессами вследствие нагрева при высоких температурах, плавления с последующей кристаллизацией и гидротермальными процессами.

Количество чужеродных атомов или ионов, входящих в структуру основного вещества, может быть различным.

Некоторые вещества могут смешиваться друг с другом в широком диапазоне, вплоть до полной замены собственных атомов атомами других substances. In в этом случае мы будем говорить о непрерывном ряде твердых растворов, полной смешиваемости или полном изоморфизме.

К таким веществам относятся, например, вещества, образующие непрерывный твердый раствор, olivine. In кроме того, в структуре катион железа может быть полностью заменен катионом магния, а в структуре катиона магния, наоборот, он может быть заменен катионом типа катиона железа.

Однако во многих случаях количественное замещение происходит только в определенных пределах, за пределами которых твердый раствор перестает существовать. form. In в данном случае речь идет о неполном изоморфизме с ограниченным числом твердых растворов, ограниченной смешиваемостью или очень низкой растворимостью.

Количество посторонних атомов

Способность атома или иона входить в структуру другого вещества определяется индивидуальными характеристиками атома или иона (размером, зарядом, электронной структурой), с одной стороны, и особенностями кристаллической структуры вещества, образующего твердый раствор, — с другой.

Твердопроницаемый раствор: атомы или ионы одного вещества не могут заменить атомы или ионы другого вещества, но могут располагаться между ними(рис.10, б). в этом случае происходит сильное интрузивное растворение.

Входной твердый раствор — это раствор, который образуется в результате введения атомов или ионов одного вещества в свободное пространство(узловую точку) кристаллической решетки другого вещества, являющегося растворителем.

Типичным примером такого твердого раствора является так называемый интерстициальный phase. It представляет собой соединение, образованное в интерстициальном расположении решетки высокоплотного переходного металла из неметаллических атомов, таких как водород (гидрид), азот (нитрид) и углерод (карбид).

Сталь-это твердый раствор, в котором углерод растворяется в железной решетке. Этапы внедрения переменных конфигураций часто имеют значительные области однородности.

• Обычно при определенной концентрации растворенных компонентов решетки напряжение, обусловленное интерстициальными атомами, очень велико, и присутствие стабильных твердых растворов маловероятно, поэтому, в отличие от замещающего твердого раствора, твердый раствор твердого раствора ограничен.

Например, высокая твердость и огнестойкость этих свойств металлов обусловлены сильной ковалентной связью металлических и неметаллических атомов, в которой участвуют электроны. Наличие межатомных связей металлов в таких фазах объясняет их металлический блеск, высокую электропроводность, а также способность некоторых из них переходить в сверхпроводящее состояние вблизи температуры абсолютного нуля.

Все химические соединения в твердом состоянии

Дефекты нестехиометрии: почти все соединения в твердом состоянии с координационной (атом, ион или металл) решеткой имеют переменный состав, то есть в настоящее время установлено, что они проявляют 1 степень или иное отклонение от стехиометрического состава, представленного формулой этого соединения.

Область композиции, которая находится в границах нарушения стехиометрического состава, называется однородной или нестехиометрической. Определенный инвариантный химический состав, соответствующий стехиометрической формуле, могут иметь только соединения с молекулярными решетками.

Отклонение от Стехиометрии является результатом дефектов решетки (нестехиометрических дефектов), которые могут проявляться в виде избытка катионов (по сравнению со стехиометрией) или наличия катионов, обусловленных анионными вакансиями (KC1, ThO2, CeO2, PbO, TiO и др.) интерстициальные узлы (ZnO, CdO и др.), наличие отрицательных ионных вакансий в решетке.

Реферат на тему	На заказ	Образец и пример
Твердые растворы замещения	В настоящее время установлено, что практически все соединения в твердом состоянии с координационной (атомы, ионы или металлы) решеткой имеют переменный состав.	То есть выявлено отклонение от стехиометрического состава, представленного химической формулой этого соединения.

• Наличие ионов (FEO, NIO, Fes, TIO и др.) или наличие анионов интерстициальных атомов (UO2 и т. д.). Также можно объединить эти типы дефектов в одно и то же соединение.

Рассмотрим подробнее дефекты

Нестехиометрические соединения в однородных областях могут быть сертифицированы как твердые растворы, поскольку они представляют собой 1 фазу с переменным составом. Если нарушение

Область композиции, которая находится в границах нарушения стехиометрического состава, называется однородной или нестехиометрической.

Определенный инвариантный химический состав, соответствующий стехиометрической формуле, могут иметь только соединения с молекулярными решетками.

Стехиометрии вызвано наличием катионов или анионных вакансий в решетке, то есть если в соответствующих катионах или анионных подрешетках наблюдается дефицит атомов, если эти нарушения вызваны избытком катионов, то такие твердые тела иногда называют твердыми растворами или между узлами. в случае анионов такими твердыми растворами можно считать твердые растворы, в которых присущие этому соединению катионы или анионы включены в кристаллическую решетку.

Появление нестехиометрических соединений является результатом термодинамически неизбежного обмена веществ определенной кристаллической фазы с окружающей средой, то есть с другими фазами (газами, жидкостями или твердыми телами).

Степень отклонения от Стехиометрии зависит прежде всего от физико-химических свойств самого соединения и зависит от самого соединения.

• Известны случаи, когда область однородности (область нестехиометрии) очень узка, а обнаружение ограничено из-за недостаточной чувствительности применяемых методов исследования.

Такие соединения можно рассматривать как соединения, имеющие условно однородную площадь, то есть постоянную  на диаграмме состояния их иногда называют линейными фазами, поскольку состав этих соединений отображается вертикальными линиями, которые являются вертикальными координатами соответствующего состава.

Рефераты по материаловедению

Твердые растворы внедрения.	Влияние легирования на свойства железоуглеродистых сплавов.
Связь между структурой и свойствами сплавов.	Процесс кристаллизации расплавов металлов.