Verschil tussen substitutionele en interstitiële legeringen

Belangrijkste verschil - Substitutioneel versus interstitiële legeringen

Een legering is een mengsel van metalen of een mengsel van metalen plus enkele andere elementen. Er zijn twee hoofdsoorten legeringen als substitutionele legeringen en interstitiële legeringen. Wanneer een gesmolten metaal wordt gebruikt bij de productie van legeringen, zal de grootte van de atomen bepalen welk type zal worden gevormd. Als de atomen van de metalen relatief vergelijkbare groottes hebben, wordt een substitutielegeringstype gevormd, maar als één type metaalatomen kleiner zijn dan het andere type, wordt een interstitiële legering gevormd. Het belangrijkste verschil tussen substitutionele legeringen en interstitiële legeringen is dat substitutionele legeringen worden gevormd door één metaalatoom te vervangen door een ander metaalatoom van vergelijkbare grootte, terwijl interstitiële legeringen worden gevormd door kleinere atomen in gaten van het metalen rooster te plaatsen.

Key Areas Covered

1. Wat zijn substitutionele legeringen
     - Definitie, formatie, voorbeelden
2. Wat zijn interstitial-legeringen
    - Definitie, voorbeelden, mechanisme van vorming
3. Wat is het verschil tussen substitutionele en interstitiële legeringen
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Kernbegrippen: legering, atomen, brons, interstitiële legeringen, tussenruimten, metaal, metaalrooster, substitutiellegeringen

Wat zijn substitutionele legeringen

Substitutionele legeringen zijn metaallegeringen gevormd door het substitueren van één metaalatoom voor een ander metaalatoom van vergelijkbare grootte. Om een ​​legering te vormen, moeten de twee stoffen (metalen) worden gemengd. Het type en de grootte van de stoffen die worden gemengd, kunnen het type legering bepalen dat wordt gevormd. Om een ​​substitutionele legering te vormen, moeten de atomen van de twee metalen van dezelfde grootte zijn.

Figuur 1: vergelijking tussen puur metaal en substitutielegering

Een substitutielegering wordt gevormd via een atoomuitwisselingsmechanisme. Hier worden sommige metaalatomen van een metaalrooster vervangen of vervangen door metaalatomen van het andere metaal. Maar beide typen metaalatomen zouden in vergelijkbare of bijna dezelfde grootte moeten zijn om deze substitutie te laten plaatsvinden. Het percentage van het verschil tussen atomen mag niet groter zijn dan 15%.

Een bekende legering die een substitutionele legering is, is Brons. Brons is een legering die voornamelijk bestaat uit koper en tin metaal. Maar soms worden andere elementen ook vermengd met koper om brons te maken. Dergelijke elementen omvatten arseen, fosfor, aluminium, mangaan en silicium. Koper- en tinmetaalatomen lijken qua grootte bijna op elkaar.

Wat zijn interstitial-legeringen

Interstitiële legeringen zijn metaallegeringen gevormd door het invoegen van kleinere atomen in gaten van het metalen rooster. Een metalen rooster is een metalen structuur die bestaat uit een gigantisch rooster van positief geladen ionen en gedelocaliseerde externe elektronen. Een interstitiële legering wordt gevormd wanneer een metaal wordt gemengd met een andere substantie die bestaat uit kleine atomen (met kleine radii) die zich in de gaten van het metalen rooster kunnen bevinden.

Figuur 2: Vergelijking van een puur metaal met een interstitiële legering

Enkele voorbeelden van dergelijke kleine atomen omvatten waterstof, koolstof, boor en stikstof. De gaten in een metalen rooster zijn de ruimten tussen de metaalatomen. Staal is een goed voorbeeld van een interstitiële legering. Staal is een metaallegering die ijzer, koolstof en sommige andere elementen bevat. Hier vullen de kleine koolstofatomen de ruimten tussen grote ijzeratomen. Vanwege deze strak ingepakte structuur van staal is het hard en erg sterk.

De vorming van een interstitiële legering gebeurt via het interstitiële mechanisme. Hier is het ene type atoom aanzienlijk kleiner dan het andere type. Omdat deze atomen veel kleiner zijn, kunnen ze geen atomen van het metaalrooster vervangen voor substitutionele legeringen. In plaats daarvan raken ze verstrikt in de grote atomen van het metalen rooster. Deze ruimtes worden tussenruimten genoemd.

Verschil tussen substitutionele en interstitiële legeringen

Definitie

Substitutie Alloys: Substitutionele legeringen zijn metaallegeringen gevormd door het substitueren van één metaalatoom voor een ander metaalatoom van vergelijkbare grootte.

Interstitial Alloys: Interstitiële legeringen zijn metaallegeringen gevormd door het invoegen van kleinere atomen in gaten van het metalen rooster.

Maten van Atomen

Substitutie Alloys: Substitutionele legeringen bevatten metaalatomen met vergelijkbare of bijna vergelijkbare grootten.

Interstitial Alloys: Interstitiële legeringen bevatten grote metaalatomen en kleine atomen van verschillende element (en).

Mechanisme van Vorming

Substitutie Alloys: Substitutionele legeringen worden gevormd via een atoomuitwisselingsmechanisme.

Interstitial Alloys: Interstitiële legeringen worden gevormd via interstitiële mechanismen.

Voorbeelden

Substitutie Alloys: Een bekend voorbeeld van een vervangende legering is brons.

Interstitial Alloys: Staal is een interstitiële legering.

Conclusie

Legeringen zijn stoffen die worden gevormd door het mengen van twee of meer metaalcomponenten samen met enkele andere verbindingen. Er zijn twee soorten legeringen op basis van de vorming van de legering: substitutionele legeringen en interstitiële legeringen. Het belangrijkste verschil tussen substitutionele en interstitiële legeringen is dat substitutionele legeringen worden gevormd door één metaalatoom te vervangen door een ander metaalatoom van vergelijkbare grootte, terwijl interstitiële legeringen worden gevormd door kleinere atomen in gaten van het metalen rooster te plaatsen.

Referenties:

1. "Chemistry." Annenberg Learner, hier beschikbaar.
2. "6.7A: Substitutionele Legeringen." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 12 december 2016, hier beschikbaar.
3. "6.7B: Interstitial Alloys." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 juli 2016, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Legeringstoetsystemen met de verschillende typen" door Zaereth - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia