4. ความไม่สมบูรณ์ในของแข็ง

บทที 4 ความไม่สมบูรณ์ในของแข็ง ผศ.ดร.สุภาสินี ลิมปานุภาพ ซีท4.6.1 สารละลายของแข็งแบบแทนที สารละลายของแข็งแบบแทนที เกิดขึ นในกรณีทีมีอะตอมแปลกปลอมไปแทนทีอะตอมในโครงสร้างโดยมีเงือนไขว่าอะตอมทั งสองประเภทมีขนาดและค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีใกล้เคียงกัน ทั งนี เพือป้ องกันการเกิดเป็ นสารประกอบ ธาตุทั งสองมีโครงสร้างผลึกเหมือนกัน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางต้องต่างกันไม่เกิน 15เปอร์เซ็นต์ และอะตอมแปลกปลอมต้องมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับหรือน้อยกว่าอะตอมในโครงสร้างยกตัวอย่างเช่นสารละลายของแช็งแบบแทนทีระหว่างทองแดงและนิกเกิล ทองแดง (รัศมีอะตอม 0.1278nm) และนิกเกิล (รัศมีอะตอม 0.1246 nm) มีขนาดใกล้เคียงกัน และต่างมีโครงสร้างเป็ น FCC จึงสามารถแทนทีได้อย่างไม่จํากัดในกรณีทีอะตอมทั งสองมีขนาดค่อนข้างแตกต่างกัน (มากกว่า 15 เปอร์เซ็นต์) การละลายจะจํากัดยกตัวอย่างเช่นการเติมดีบุกลงในทองแดงเพือทําเป็ นบรอนซ์ ถ้าเติมดีบุกมากจนเกินขอบเขตการละลายจะเกิดการแยกเฟสขึ น4.6.2 สารละลายของแข็งแบบแทรกสารละลายของแข็งแบบแทรกเกิดเมืออะตอมแปลกปลอมมีขนาดเล็กพอ ทีจะไปแทรกในตําแหน่งการแทรกตัวในโครงสร้างได้ ยกตัวอย่างเช่นการเติมคาร์บอนลงในโครงสร้างของเหล็กจะทําทีอุณหภูมิสูงกว่า 912 องศาเซลเซียส เนืองจากเหล็กจะมีการเปลียนโครงสร้างจาก BCC ไปเป็ น FCC ทําให้ตําแหน่งการแทรกในโครงสร้างมีขนาดใหญ่ขึ น และทําให้สามารถเติมคาร์บอนได้ง่ายขึ น ดังแสดงในรูปที 4.10FeCFe – FCC unit cellรูปที 4.10 โครงสร้างแบบ FCC ของเหล็กทีมีอะตอมของคาร์บอนแทรกในโครงสร้าง4.6.3 สารละลายของแข็งในสารประกอบไอออนิกสารละลายของแข็งในสารประกอบไอออนิก สามารถเกิดขึ นได้เช่นเดียวกันกับทีเกิดในโลหะ โดยมีข้อจํากัดคือ อะตอมทีเข้ามาแทนทีต้องมีจํานวนของอิเล็กตรอนวงนอกสุดเท่ากัน เพือให้เกิดสมดุลของ2+ประจุในโครงสร้าง ยกตัวอย่างเช่น การเติมธาตุเหล็กลงในสารประกอบ MgO โดย Fe จะไปแทนที2+Mg เป็ นต้น~ 65 ~