Ključna razlika između supstitucijske i intersticijske krute otopine je u tome što supstitucijska kruta otopina uključuje supstituciju atoma otapala atomom otopljene tvari u svom formiranju. Naprotiv, nema istiskivanja atoma otapala atomima otopljene tvari u formiranju međuprostornih čvrstih otopina, umjesto toga, molekule otopljene tvari ulaze u rupe između atoma otapala.
Kruta otopina je otopina u čvrstom stanju jedne ili više otopljenih tvari u istom otapalu. Tamo se dva ili više elemenata pojavljuju u čvrstom stanju. Nazivamo ga otopinom, a ne spojem jer kristalna struktura otapala ostaje nepromijenjena dodatkom otopljenih tvari. U procesu ojačavanja čvrste otopine, čvrstoća čistog metala može se povećati legiranjem drugog elementa. To možemo učiniti stvaranjem čvrste otopine. Ovisno o legirajućem elementu, postoje dva oblika čvrstih otopina kao supstitucijske i intersticijske čvrste otopine.
Što je supstitucijska čvrsta otopina?
Supstitucijske čvrste otopine su otopine u čvrstom stanju koje nastaju kada atomi otopljene tvari zamijene atome otapala. Da bi nastala ovakva čvrsta otopina, atomi otopljene tvari trebaju biti dovoljno veliki da zamijene atome otapala u rešetki. Atomi otopljene tvari ugrađuju se u rešetku supstitucijski zamjenom atoma na određenim položajima rešetke. Ovdje neki legirajući elementi imaju atome otopljene tvari koji mogu zamijeniti atome otapala samo u malim količinama, dok postoje neki legirajući elementi koji mogu zamijeniti atome otapala u cijeloj čvrstoj otopini.
Ova vrsta čvrste otopine nastaje kada atomi otopljene tvari i otapala imaju gotovo slične atomske veličine. Osim toga, visoke temperature mogu povećati ove zamjene. Štoviše, postoje dva oblika supstitucijskih čvrstih otopina, naime; uređene i nesređene čvrste otopine. Uređena čvrsta otopina nastaje kada atomi otopljene tvari zamijene atome otapala na željenom mjestu rešetke otapala. Primjer: Cu-Au sustav. Neuredne čvrste otopine nastaju kada atomi otopljene tvari nasumično zamijene atome otapala u rešetki.
Što je međuprostorna čvrsta otopina?
Intersticijske krute otopine su krute otopine koje nastaju kada atomi otopljene tvari uđu u rupe između atoma otapala u rešetki. Tamo su atomi otopljene tvari dovoljno mali da uđu u te rupe. Ove rupe nazivamo međuprostornim mjestima.
Slika 01: Međuprostorna čvrsta otopina
Ovaj proces slabi veze između atoma otapala. Dakle, rešetka se deformira. Da bi se to dogodilo, atomska veličina atoma otopljene tvari trebala bi biti manja od 40% veličine atoma otapala. Atomi otopljene tvari ulaze u rešetku intersticijski. Jedini elementi koji mogu formirati ovu vrstu čvrstih otopina su H, Li, Na i B.
Koja je razlika između supstitucijske i intersticijske čvrste otopine?
Supstitucijske čvrste otopine su otopine u čvrstom stanju koje nastaju kada atomi otopljene tvari zamijene atome otapala. Ova vrsta krutih otopina nastaje samo ako su atomi otopljene tvari dovoljno veliki da zamijene atome otapala u rešetki. Štoviše, atomska veličina otopljenih tvari gotovo je slična veličini atoma otapala. Intersticijske krute otopine su krute otopine koje nastaju kada atomi otopljene tvari uđu u rupe između atoma otapala u rešetki. Te čvrste otopine nastaju samo ako su atomi otopljene tvari dovoljno mali da uđu u otvore rešetke. Osim toga, atomska veličina atoma otopljene tvari trebala bi biti oko 40% veličine atoma otapala kako bi se formirala ova vrsta rešetke. Ovo je glavna razlika između supstitucijske i intersticijske čvrste otopine.
Sažetak – Supstitucijska naspram intersticijske čvrste otopine
Čvrste otopine su otopine čvrstog stanja koje imaju dvije ili više vrsta elemenata u istoj smjesi čvrstog stanja. Postoje dva oblika čvrstih otopina kao supstitucijske i intersticijske čvrste otopine prema načinu nastajanja. Razlika između supstitucijske i intersticijske čvrste otopine je u tome što kod formiranja supstitucijske čvrste otopine, to uključuje supstituciju atoma otapala atomom otopljene tvari, dok u formiranju intersticijske čvrste otopine nema istiskivanja atoma otapala atomima otopljene tvari, umjesto toga, molekule otopljene tvari ulaze u rupe između atoma otapala.
