置換および間質性化合物：詳細な説明
これらの用語は、2つの主要なタイプのソリッドステートソリューションを説明しています 、結果として得られる材料に明確な化学組成と特性がある2つ以上の元素の混合物です。
1。代替化合物：
* 定義： 置換化合物では、1つの要素の原子は、ホスト要素の結晶格子内の別の要素の原子を置き換えます。この置換は、格子サイトで発生します - 結晶構造の原子で占める通常の位置。
* 条件： 代替的な固体ソリューションを形成するには、次の条件を満たす必要があります。
* 同様の原子サイズ： 2つの元素の原子には、同様のイオン半径が必要です。
* 同様の電気陰性度： 要素には、同様の結合特性を確保するために、同等の電気陰性度が必要です。
* 同様の結晶構造： 要素には、簡単に置換できるように互換性のある結晶構造が必要です。
* 例：
* 真鍮： Zn原子がCu格子のいくつかのCu原子を置き換える銅（Cu）および亜鉛（Zn）の置換合金。
* ブロンズ： SN原子がCu格子のいくつかのCu原子を置き換える銅とスズ（Sn）の合金。
* スターリングシルバー： 銀（Ag）と銅（Cu）の置換合金では、Cu原子がAg格子のいくつかのAg原子を置き換えます。
* ヒ素をドープしたゲルマニウム： ヒ素原子は、ゲルマニウム格子のゲルマニウム原子を代用し、N型半導体を作成します。
2。間質化合物：
* 定義： 間質化合物では、小さな元素の原子が断層を占める （ボイドスペース）大きな要素の結晶格子内。これは、宿主原子間の隙間に「適合」する小さな原子を意味します。
* 条件： 間質性化合物は、次の場合に形成されます
*小さい原子のサイズは、ホスト要素の原子のサイズよりも大幅に小さくなります。
*小さな原子は、通常、炭素、窒素、または水素などの非金属です。
* 例：
* スチール： 間質炭素（C）原子を備えた鉄（FE）。炭素の追加は、鉄の格子を強化します。
* cementite（fe3c）： 炭素原子が鉄格子内の特定の間質部位を占める化合物。
* 間質性炭化物： 炭素原子が金属格子の間質部位を占めるタングステン炭化物（WC）や炭化チタン（TIC）などの化合物は、硬くて耐摩耗性の材料をもたらします。
* 水素化物： 水素原子がパラジウム格子の間質部位を占める水素化水素パラジウム（PDH）のような金属水素化物。
重要な違い：
|機能|代替化合物|間質化合物|
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|原子の位置|格子サイト|隙間|
|原子のサイズ|同様の|大幅に異なる|
|結合|主に金属|主に金属ですが、共有結合になる可能性があります
|例|真鍮、ブロンズ、スターリングシルバー|鋼、セメンタイト、炭化物|
これらの区別を理解することは、さまざまな固体材料の特性と用途を分析するために重要です。 置換化合物は、しばしば導電率、融点、延性などの物理的特性の変化を示しますが、間質化合物は硬度、強度、耐摩耗性を高める傾向があります。
