Ключовата разлика между заместващия и интерстициалния твърд разтвор е, че заместващият твърд разтвор включва заместване на атом на разтворител с атом на разтворено вещество при неговото образуване. Напротив, няма изместване на атомите на разтворителя от атомите на разтвореното вещество при образуването на интерстициални твърди разтвори, вместо това молекулите на разтвореното вещество навлизат в дупките между атомите на разтворителя.
Твърдият разтвор е разтвор в твърдо състояние на едно или повече разтворени вещества в един и същ разтворител. Там два или повече елемента се срещат в твърдо състояние. Наричаме го разтвор, а не съединение, тъй като кристалната структура на разтворителя остава непроменена с добавянето на разтворени вещества. В процеса на укрепване на твърдия разтвор силата на чистия метал може да се увеличи чрез легиране на друг елемент. Можем да направим това, като образуваме твърд разтвор. В зависимост от легиращия елемент има две форми на твърди разтвори като заместващи и интерстициални твърди разтвори.
Какво е заместващ твърд разтвор?
Заместените твърди разтвори са разтвори в твърдо състояние, които се образуват, когато атомите на разтвореното вещество заменят атомите на разтворителя. За да се образува този вид твърд разтвор, атомите на разтвореното вещество трябва да са достатъчно големи, за да заменят атомите на разтворителя в решетката. Атомите на разтвореното вещество се включват в решетката заместващо чрез заместване на атомите в определени позиции на решетката. Тук някои легиращи елементи имат разтворени атоми, които могат да заместят атомите на разтворителя само в малки количества, докато има някои легиращи елементи, които могат да заместят атомите на разтворителя в целия твърд разтвор.
Този тип твърд разтвор се образува, когато атомите на разтвореното вещество и разтворителя имат почти сходни атомни размери. Освен това високите температури могат да увеличат тези замествания. Освен това има две форми на заместващи твърди разтвори, а именно; подредени и неподредени твърди разтвори. Подреден твърд разтвор се образува, когато атомите на разтвореното вещество заместват атомите на разтворителя в предпочитано място на решетката на разтворителя. Пример: система Cu-Au. Неподредените твърди разтвори се образуват, когато атомите на разтвореното вещество произволно заместват атомите на разтворителя в решетката.
Какво е интерстициален твърд разтвор?
Интерстициалните твърди разтвори са разтвори в твърдо състояние, които се образуват, когато атомите на разтвореното вещество навлязат в дупките между атомите на разтворителя на решетката. Там атомите на разтвореното вещество са достатъчно малки, за да влязат в тези дупки. Ние наричаме тези дупки интерстициални сайтове.
Фигура 01: Интерстициален твърд разтвор
Този процес отслабва връзките между атомите на разтворителя. Така решетката се деформира. За да се случи това, атомният размер на атомите на разтвореното вещество трябва да бъде по-малък от 40% от размера на атомите на разтворителя. Атомите на разтвореното вещество влизат в решетката интерстициално. Единствените елементи, които могат да образуват този тип твърди разтвори, са H, Li, Na и B.
Каква е разликата между заместващ и интерстициален твърд разтвор?
Заместените твърди разтвори са разтвори в твърдо състояние, които се образуват, когато атомите на разтвореното вещество заменят атомите на разтворителя. Този тип твърди разтвори се образуват само ако атомите на разтвореното вещество са достатъчно големи, за да заменят атомите на разтворителя в решетката. Освен това атомният размер на разтворените вещества е почти подобен на размера на атомите на разтворителя. Интерстициалните твърди разтвори са разтвори в твърдо състояние, които се образуват, когато атомите на разтвореното вещество навлязат в дупките между атомите на разтворителя в решетката. Тези твърди разтвори се образуват само ако атомите на разтвореното вещество са достатъчно малки, за да влязат в отворите на решетката. В допълнение, атомният размер на атомите на разтвореното вещество трябва да бъде около 40% от размера на атомите на разтворителя, за да се образува този тип решетка. Това е основната разлика между заместващия и интерстициалния твърд разтвор.
Обобщение – Заместващ срещу интерстициален твърд разтвор
Твърдите разтвори са разтвори в твърдо състояние, които имат два или повече вида елементи в една и съща смес от твърдо състояние. Съществуват две форми на твърди разтвори като заместващи и интерстициални твърди разтвори според начина, по който се образуват. Разликата между заместващ и интерстициален твърд разтвор е, че при образуването на заместващ твърд разтвор това включва заместване на атом на разтворителя с атом на разтвореното вещество, докато при образуването на интерстициални твърди разтвори няма изместване на атомите на разтворителя от атомите на разтвореното вещество, вместо това молекулите на разтвореното вещество влизат в дупките между атомите на разтворителя.
