Hume-rothery Regeln

Was sind Hume-reotherys Regeln??

Der Hume-rothery Regeln Sie sind eine Reihe von Beobachtungen, die vorhersagen, ob zwei Metalle oder zwei feste Verbindungen sehr löslich sind. Diese Regeln wurden durch englische metallurgische William Hume-Rothery gegründet und werden häufig für die Untersuchung der Legierungszusammensetzung verwendet, die nichts anderes als feste Metalllösungen sind.

Wenn Sie sich die Hume-rothery-Regeln ansehen. Obwohl sie mehrere Parameter berücksichtigen, wie z.

Die große Löslichkeit zwischen Silber und Gold bei der Bildung seiner Legierungen folgt den Regeln der Hume-roten

Gold und Silber, zwei visuell unterschiedliche Metalle, sind tatsächlich sehr löslich zueinander. Dank dieser Löslichkeit werden ihre Atome gemischt, um Legierungen zu bilden. Diese Löslichkeit wird durch Hume-Rothery-Regeln unterstützt, die darauf hinweisen, dass Au- und Ag-Atome keine begrenzten Lösungen haben werden.

Regeln

Regel 1: Größenfaktor

Für zwei Metalle, Elemente oder feste Verbindungen, die sich mischen, sollten sich ihre Atome nicht zu stark unterscheiden. Das vorherrschende Metall wird das Lösungsmittel sein, in dem der gelöste Stoff aufgelöst wird, das Metall von weniger Proportionen.

Die Lösungsmittelatome, auch Wirte genannt, können die gelösten Atome nicht auflösen oder ausrichten, wenn letztere sehr groß oder klein sind. Weil? Weil es implizieren würde, die feste Struktur des Lösungsmittels, unerwünschte Sache zu verformen, wenn das gesucht wird, eine Legierung ist.

Hume-rotherys erste Regel zeigt jedoch, dass der Unterschied zwischen Atomradios zwischen Lösungsmittel und Lösungsmittelatomen nicht größer als 15% betragen sollte. Das heißt, das Stoffatom sollte nicht 15% größer oder klein sein als die Lösungsmittelatome.

Das obige kann leicht mit der folgenden Gleichung berechnet werden:

Kann Ihnen dienen: exotherme und endotherme Reaktionen

%Differenz = (rsoluto - rSolvent) / (rsolvEde) x 100%

Wo RSoluto der Atomradius des gelösten Stoffes ist, während RSolvent der Atomradius des Lösungsmittels ist. Diese Berechnung muss einen Wert von %Differenz ≤ 15 %zeigen.

Regel 2: Kristalline Struktur

Die kristallinen Strukturen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels müssen gleich oder ähnlich sein. Hier wurde der obige Kommentar: Die Struktur des Lösungsmittels kann nicht sehr durch die Zugabe der Atome des gelösten Stoffes beeinflusst werden.

Zum Beispiel werden zwei Metalle mit Kubikstrukturen, die auf Gesichtern (FCC) zentriert sind, ohne viele Unannehmlichkeiten mischen. Während ein Metall mit kompakter hexagonaler Struktur (HCP) nicht sehr gut mit einem mit FCC -Struktur mischt.

Regel 3: Valencias

Die Löslichkeiten sind unbegrenzt, wenn die beiden Metalle die gleichen Valences haben. Andererseits neigt das Lösungsmittel dazu, den gelösten gelösten gelösten Stoff aufzulösen, wenn diese unterschiedlich sind.

Je größer die Valencia, desto Smartner das gelöste Atom und die erhaltene feste Lösung wird vom interstitiellen Typ: Der gelöste gelöste wird innerhalb der Hohl- oder Poren des kristallinen Netzwerks des Lösungsmittels positioniert.

Wenn beispielsweise ein Metall gewöhnlich eine Valenz von +2 (z. B. Kupfer) ist, ist es eine begrenzte Löslichkeit beim Mischen mit einem Metall mit einer Valenz von +3 (z. B. Aluminium).

Regel 4: Elektronegativität

Das Lösungsmittel und der gelöste gelöste sollten nicht sehr unterschiedliche Elektronegativitäten aufweisen, sonst wird ihre Löslichkeit begrenzt sein. Das heißt, ein "sehr elektronegatives" Metall legiert nicht vollständig mit einem sehr elektropositiven Metall. Stattdessen bilden die beiden eine intermetallische Verbindung, keine Legierung.

Beispiele

Hume-rothery-Regeln sind in den folgenden Beispielen richtig:

-Gold- und Nickellegierungen, Au-ni, in dem Nickel eine gute Löslichkeit in Gold aufweist, da das kristalline Goldnetz nur 1 ist.15 -mal größer als Nickel

Kann Ihnen dienen: Begrenzung und übermäßiges Reagenz

-Feste Hafnio und Zirkonio, HFO -Oxid -Lösungen₂-Zro₂, Wo beide Ionen perfekt gemischt sind, um ähnliche Radios und Valences zu haben, HF⁴⁺ und zr⁴⁺

-Die Wasserstoffabsorption in Paladium, da der Radius von Wasserstoffmolekülen nicht um weniger als 15% der atomaren Radios des Paladiums unterscheidet; Sonst h₂ Ich konnte bei PD -Kristallen nie in der Intitation beibehalten werden

-Cadmium- und Magnesiumlegierungen, CD-Mg, aus Gründen, die denen, die AU-NI-Legierungen ausgesetzt sind, ähnlich sind. Beachten Sie, dass die Valenzen beider Metalle gleich sind: CD²⁺ und Mg²⁺, Dies trägt zu seiner Löslichkeit, obwohl sie relativ unterschiedliche Atomradios aufweist

Gelöste Übungen

Als nächstes und schließlich werden einige einfache Übungen ausgestellt, wo die Hume-rohery-Regeln in die Praxis umgesetzt werden.

Übung 1

Die folgenden Daten zur Hand haben:

Rau: 0.1442 nm, fcc, +1

Lappen: 0.1445 nm, fcc, +1

Und nach Hume-rothery-Regeln würden Sie eine unbegrenzte Löslichkeit zwischen beiden Metallen erwarten?

Sowohl Gold als auch Silber haben FCC -Strukturen (Regel 2) und die gleiche Anzahl von Valencia (+1, obwohl Gold auch +3 haben kann). Wir müssen uns also auf atomare Radios verlassen, bevor wir oberflächliche Schlussfolgerungen ziehen.

Um das teuerste Gold zu sein, werden wir annehmen, dass Silber das Lösungsmittel und das Gold, der gelöste Stoff ist. Mit ihren jeweiligen atomaren Radios in Nanometern (NM) berechnen wir den Prozentsatz ihrer Unterschiede:

%Differenz = (rsoluto - rSolvent) / (rsolvEde) x 100%

= (0.1442 - 0.1445) / (0.1445) x 100%

= 0.2076%

Beachten Sie, dass wir einen positiven Wert haben und dass dies viel weniger als 15% beträgt. Daher können wir bestätigen, dass Gold und Silber nach Hume-Rotherys Regeln ohne Probleme mischen, Legierungen zu bilden.

Übung 2

Die folgenden Daten zur Hand haben:

RCU: 0.128 NM, FCC, Elektronegativität 1.8, +2

Kann Ihnen dienen: Quecksilberoxid (HG2O)

RNI: 0.125 nm, FCC, Elektronegativität 1.8, +2

Würden Sie darauf warten, dass Kupfer und Nickel ohne Einschränkungen Legierungen bilden?

Auch hier wiederholen wir die vorherige Berechnung, da sie der einzige Parameter ist, bei dem sie Unterschiede zeigen. Wir gehen davon aus, dass Kupfer das Lösungsmittel ist und dass der Nickel der gelöste Stoff ist:

%Differenz = (rsoluto - rSolvent) / (rsolvEde) x 100%

= (0.125 - 0.128) / (0.128) x 100%

= 2.3. 4%

Dieser Wert liegt unter 15%. Daher ist es nicht verwunderlich, dass beide Metalle ohne viele Schwierigkeiten legten.

Übung 3

Nach den folgenden Daten:

RSI: 0.117 nm, Diamond Cubic, Elektronegativität 1.8, +4

RGE: 0.139 nm, Diamond Cubic, Elektronegativität 2.0, +4

Würden Sie erwarten, dass Silizium und Germanio solide Lösungen bilden?

Diesmal bemerken wir, dass Germanio etwas elektronegativer ist als Silizium, was gegen die Löslichkeit zwischen den beiden spielen kann. Wir berechnen die Differenz zwischen den atomaren Radios unter der Annahme, dass Germanio das Lösungsmittel ist und dass Silizium der gelöste gelöste ist:

%Differenz = (rsoluto - rSolvent) / (rsolvEde) x 100%

= (0.117 - 0.139) / (0.139) x 100%

= 15.82%

Beachten Sie, dass die Löslichkeit zwischen Silizium und Germanio -Kristallen begrenzt ist: Siliziumatome sind 15.82% kleiner als Germanio -Atome. Darüber hinaus müssen wir den Unterschied zwischen seinen Elektronegativitäten hinzufügen.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass die beiden Elemente nicht gemischt werden können, sondern nur, dass ihre SI-GE-Legierungen nur begrenzte Prozentsätze in der Zusammensetzung eines der beiden Elemente haben. Aus diesen Werten existiert die SI-GE-Legierung nicht.

Verweise

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