Ključna razlika med substitucijsko in intersticijsko trdno raztopino je v tem, da substitucijska trdna raztopina pri nastanku vključuje substitucijo atoma topila z atomom topljenca. Nasprotno, pri tvorbi intersticijskih trdnih raztopin ne pride do izpodrivanja atomov topila z atomi topljenca, temveč molekule topljenca vstopijo v luknje med atomi topila.
Trdna raztopina je trdna raztopina ene ali več topljencev v istem topilu. Tam se dva ali več elementov pojavljata v trdnem stanju. Imenujemo ga raztopina in ne spojina, ker ostane kristalna struktura topila z dodatkom topljencev nespremenjena. V procesu utrjevanja trdne raztopine lahko trdnost čiste kovine povečamo z legiranjem drugega elementa. To lahko storimo s tvorbo trdne raztopine. Glede na legirni element obstajata dve obliki trdnih raztopin, in sicer nadomestne in intersticijske trdne raztopine.
Kaj je nadomestna trdna raztopina?
Substitucijske trdne raztopine so raztopine v trdnem stanju, ki nastanejo, ko atomi topljenca nadomestijo atome topila. Za tvorbo te vrste trdne raztopine morajo biti atomi topljenca dovolj veliki, da nadomestijo atome topila v rešetki. Atomi topljenca se vgradijo v mrežo substitucijsko z zamenjavo atomov na določenih položajih mreže. Tukaj imajo nekateri legirni elementi atome topljenca, ki lahko nadomestijo atome topila le v majhnih količinah, medtem ko obstajajo nekateri legirni elementi, ki lahko nadomestijo atome topila po vsej trdni raztopini.
Ta vrsta trdne raztopine nastane, ko imajo atomi topljenca in topila skoraj podobne atomske velikosti. Poleg tega lahko visoke temperature povečajo te zamenjave. Poleg tega obstajata dve obliki nadomestnih trdnih raztopin, in sicer; urejene in neurejene trdne raztopine. Urejena trdna raztopina nastane, ko atomi topljenca nadomestijo atome topila na prednostnem mestu mreže topila. Primer: sistem Cu-Au. Neurejene trdne raztopine nastanejo, ko atomi topljenca naključno nadomestijo atome topila v rešetki.
Kaj je intersticijska trdna raztopina?
Intersticijske trdne raztopine so raztopine v trdnem stanju, ki nastanejo, ko atomi topljenca vstopijo v luknje med atomi topila v rešetki. Tam so atomi topljenca dovolj majhni, da vstopijo v te luknje. Te luknje imenujemo vmesna mesta.
Slika 01: Intersticijska trdna raztopina
Ta proces oslabi vezi med atomi topila. Tako se mreža deformira. Da bi se to zgodilo, mora biti atomska velikost atomov topljenca manjša od 40 % velikosti atomov topila. Atomi topljenca vstopajo v mrežo intersticijsko. Edini elementi, ki lahko tvorijo to vrsto trdnih raztopin, so H, Li, Na in B.
Kakšna je razlika med substitucijsko in intersticijsko trdno raztopino?
Substitucijske trdne raztopine so raztopine v trdnem stanju, ki nastanejo, ko atomi topljenca nadomestijo atome topila. Ta vrsta trdnih raztopin nastane le, če so atomi topljenca dovolj veliki, da nadomestijo atome topila v rešetki. Poleg tega je atomska velikost topljencev skoraj podobna velikosti atomov topila. Intersticijske trdne raztopine so raztopine v trdnem stanju, ki nastanejo, ko atomi topljenca vstopijo v luknje med atomi topila v rešetki. Te trdne raztopine nastanejo samo, če so atomi topljenca dovolj majhni, da vstopijo v luknje mreže. Poleg tega mora biti atomska velikost atomov topljenca približno 40 % velikosti atomov topila, da se tvori ta vrsta mreže. To je glavna razlika med substitucijsko in intersticijsko trdno raztopino.
Povzetek – Nadomestna proti intersticijski trdni raztopini
Trdne raztopine so raztopine v trdnem stanju, ki imajo dve ali več vrst elementov v isti mešanici v trdnem stanju. Glede na način nastanka obstajata dve obliki trdnih raztopin, in sicer substitucijske in intersticijske trdne raztopine. Razlika med substitucijsko in intersticijsko trdno raztopino je v tem, da pri tvorbi substitucijske trdne raztopine vključuje substitucijo atoma topila z atomom topljenca, medtem ko pri tvorbi intersticijske trdne raztopine ni premestitve atomov topila z atomi topljenca, namesto tega molekule topljenca vstopijo v luknje med atomi topila.
