主な違い – 置換合金と侵入型合金
合金は、金属の混合物、または金属と他の元素の混合物です。合金には、置換型合金と侵入型合金の 2 つの主なタイプがあります。溶融金属が合金の製造に使用される場合、原子のサイズによって、形成されるタイプが決まります。金属の原子が比較的類似したサイズを有する場合、置換型合金タイプが形成されますが、一方のタイプの金属原子が他方のタイプよりも小さい場合、格子間合金が形成されます。置換合金と格子間合金の主な違いは、置換合金は 1 つの金属原子を同じようなサイズの別の金属原子に置換することによって形成されるのに対し、格子間合金は金属格子の穴に小さな原子を挿入することによって形成されることです。
対象となる主な分野
1.代替合金とは
– 定義、形成、例
2.インタースティシャル合金とは
– 定義、例、形成のメカニズム
3.置換合金と侵入型合金の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:合金、原子、青銅、格子間合金、隙間、金属、金属格子、置換合金
代替合金とは
置換合金は、1 つの金属原子を同じサイズの別の金属原子に置換することによって形成される金属合金です。合金を形成するには、2 つの物質 (金属) を混合する必要があります。混合される物質の種類とサイズによって、形成される合金の種類が決まります。置換合金を形成するには、2 つの金属の原子が同じサイズでなければなりません。
図 1:純金属と代替合金の比較
置換合金は、原子交換メカニズムによって形成されます。ここで、金属格子のいくつかの金属原子は、他の金属の金属原子によって置換または置換されます。しかし、この置換が起こるためには、両方のタイプの金属原子が類似またはほぼ類似のサイズでなければなりません。原子間の差異のパーセンテージは 15% を超えてはなりません。
置換合金でよく知られている合金はブロンズです。ブロンズは主に銅とスズ金属からなる合金です。しかし、銅に他の元素を混ぜて青銅を作ることもあります。このような元素には、ヒ素、リン、アルミニウム、マンガン、およびシリコンが含まれます。銅と錫の金属原子は、サイズがほぼ同じです。
侵入型合金とは
侵入型合金は、金属格子の穴に小さな原子を挿入することによって形成される金属合金です。金属格子は、正に帯電したイオンと非局在化された外部電子の巨大な格子で構成される金属構造です。格子間合金は、金属格子の穴に存在できる小さな原子 (小さな半径を持つ) で構成される別の物質と金属が混合されると形成されます。
図 2:純金属と侵入型合金の比較
このような小さな原子の例には、水素、炭素、ホウ素、窒素などがあります。金属格子の穴は、金属原子間の空間です。鋼は侵入型合金の良い例です。鋼は、鉄、炭素、その他の元素を含む金属合金です。ここでは、小さな炭素原子が大きな鉄原子の間のスペースを埋めています。この鋼の密集した構造のため、硬く非常に強いです。
格子間合金の形成は、格子間メカニズムによって行われます。ここで、原子の 1 つのタイプは、他のタイプよりもかなり小さいです。これらの原子ははるかに小さいため、置換合金のように金属格子の原子を置き換えることはできません。代わりに、それらは金属格子の大きな原子の空間に閉じ込められます。これらのスペースは間隙と呼ばれます。
置換型合金と侵入型合金の違い
定義
代替 合金 : 置換合金は、1 つの金属原子を同様のサイズの別の金属原子に置換することによって形成される金属合金です。
インタースティシャル合金 : 侵入型合金は、より小さい原子を金属格子の穴に挿入することによって形成される金属合金です。
原子のサイズ
代替 合金 : 置換合金には、同様またはほぼ同様のサイズの金属原子が含まれています。
インタースティシャル合金 : 侵入型合金には、大きな金属原子と異なる元素の小さな原子が含まれています。
形成のメカニズム
代替 合金 : 置換合金は、原子交換メカニズムによって形成されます。
インタースティシャル合金 : 格子間合金は、格子間メカニズムによって形成されます。
例
代替 合金 : 代替合金のよく知られた例は青銅です。
インタースティシャル合金 : 鋼は侵入型合金です。
結論
合金は、2 つ以上の金属成分と他の化合物を混合することによって形成される物質です。合金の形成に基づいて、置換合金と格子間合金の 2 種類の合金があります。置換型合金と侵入型合金の主な違いは、置換型合金は 1 つの金属原子を同様のサイズの別の金属原子に置換することによって形成されるのに対し、侵入型合金は金属格子の穴に小さな原子を挿入することによって形成されることです。
参考文献:
1.「化学」。
2. アネンバーグ学習者はこちらから入手できます。 「6.7A:代替合金。」
3. Chemistry LibreTexts、Libretexts、2016 年 12 月 12 日、こちらから入手可能。 「6.7B:侵入型合金」。 Chemistry LibreTexts、Libretexts、2016 年 7 月 21 日、こちらから入手可能。
