Reguły Hume'a-Rothery'ego

Reguły Hume'a-Rothery'ego , nazwane na cześć Williama Hume'a-Rothery'ego , to zestaw podstawowych reguł opisujących warunki, w których pierwiastek może rozpuścić się w metalu , tworząc stały roztwór . Istnieją dwa zestawy zasad; jeden odnosi się do substytucyjnych roztworów stałych, a drugi do śródmiąższowych roztworów stałych.

Reguły substytucyjnych rozwiązań stałych

W przypadku substytucyjnych rozwiązań stałych reguły Hume'a-Rothery'ego są następujące:

1. Promień atomowy atomów substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika nie może różnić się o więcej niż 15%:

   ${\ Displaystyle \% {\ tekst {różnica}} = \ lewo ({\ Frac {r _ {\ tekst {solute}} -r _ {\ tekst {rozpuszczalnik}}}} {r_ {\ tekst {rozpuszczalnik}}}} \ po prawej)\razy 100\%\równik 15\%.}$

2. Struktury krystaliczne substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika muszą być podobne.
3. Całkowita rozpuszczalność występuje, gdy rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona mają tę samą wartościowość . Metal z większym prawdopodobieństwem rozpuści metal o wyższej wartościowości niż odwrotnie.
4. Substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik powinny mieć podobną elektroujemność . Jeśli różnica elektroujemności jest zbyt duża, metale mają tendencję do tworzenia związków międzymetalicznych zamiast stałych roztworów.

Reguły śródmiąższowych roztworów stałych

W przypadku śródmiąższowych roztworów stałych zasady Hume'a-Rothery'ego to:

1. Atomy substancji rozpuszczonej powinny mieć promień mniejszy niż 59% promienia atomów rozpuszczalnika.
2. Substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik powinny mieć podobną elektroujemność .
3. Współczynnik wartościowości: dwa pierwiastki powinny mieć tę samą wartościowość. Im większa różnica wartościowości między atomami substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, tym niższa rozpuszczalność.

Solidne reguły rozwiązań dla systemów wieloskładnikowych

Zasadniczo reguły Hume'a-Rothery'ego są ograniczone do systemów binarnych, które tworzą substytucyjne lub śródmiąższowe rozwiązania stałe. Jednak takie podejście ogranicza ocenę zaawansowanych stopów, które są zwykle układami wieloskładnikowymi. Diagramy energii swobodnej (lub diagramy fazowe ) oferują dogłębną wiedzę na temat ograniczeń równowagi w złożonych systemach. Zasadniczo reguły Hume'a-Rothery'ego (i reguły Paulinga ) opierają się na ograniczeniach geometrycznych. Podobnie postępuje się z regułami Hume'a-Rothery'ego. Gdzie są one uważane za krytyczne kryterium kontaktu, które można opisać za pomocą diagramów Woronoja . Może to ułatwić generowanie teoretycznego diagramu fazowego systemów wieloskładnikowych.

Zobacz też

• KALFAD
• Entalpia mieszania
• Energia Gibbsa
• Diagram fazowy

Dalsza lektura

•   Mizutani, Uichiro (2010). Reguły Hume'a-Rothery'ego dla strukturalnie złożonych faz stopów . Taylora i Franciszka. ISBN 978-1-4200-9058-1 .
• Bhadeshia, HKDH „Solidne rozwiązania: zasady Hume-Rothery” . Źródło 2007-11-24 .