Hume-Rotherty Rules

Jakie są zasady Hume-Rotherty?

Hume-Rotherty Rules Są zbiorem obserwacji, które pomagają przewidzieć, czy dwa metale lub dwa stałe związki będą dla siebie bardzo rozpuszczalne. Zasady te, ustalone przez angielskie metalurgiczne William Hume-Rotherty.

Zatem patrząc na zasady hume-rotherie, możliwe jest przewidzieć, jak prawdopodobne będzie rozpuszczalność dwóch metali. Chociaż biorą pod uwagę kilka parametrów, takich jak wielkość atomów, wartościowości i elektroony, nie zawsze odnoszą sukces, mając niewytłumaczalne wyjątki: metale, które są podniesione, nawet gdy teoretycznie nie powinny one nie.

Wielka rozpuszczalność między srebrem a złotem w tworzeniu jego stopów jest zgodna z zasadami Hume-Rotherty

Złoto i srebro, dwa wizualnie różne metale, są w rzeczywistości bardzo rozpuszczalne. Dzięki tej rozpuszczalności ich atomy są mieszane z tworzeniem stopów. Ta rozpuszczalność jest poparta regułami Hume-Rotherii, które wskazują, że Au i Ag Atomy nie będą miały ograniczonych rozpuszczalności.

Zasady

Zasada 1: Współczynnik wielkości

W przypadku dwóch metali, elementów lub związków stałych do mieszania, ich atomy nie powinny różnić się zbytnio. Dominującym metalem będzie rozpuszczalnik, w którym rozpuszczona zostanie substancja rozpuszczona, metal o mniejszej proporcji.

Atomy rozpuszczalników, zwane również gospodarzami, nie będą w stanie rozpuścić ani hostować atomów substancji rozpuszczonej, jeśli te ostatnie są bardzo duże lub małe. Ponieważ? Ponieważ oznaczałoby to zdeformowanie stałej struktury rozpuszczalnika, niepożądane rzeczy, jeśli to, co jest poszukiwane, jest stopem.

Jednak pierwsza zasada Hume-Rotherty określa, że ​​różnica między radiom atomowym między rozpuszczalnikiem a atomami rozpuszczalnika nie powinna być większa niż 15%. Oznacza to, że atom substancji rozpuszczonej nie powinien być 15% większy lub mały niż atomy rozpuszczalnika.

Powyższe można łatwo obliczyć za pomocą następującego równania:

Może ci służyć: reakcje egzotermiczne i endotermiczne

%Różnica = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%

Gdzie rsoluto jest promieniem atomowym substancji rozpuszczonej, podczas gdy Rsolvent jest promieniem atomowym rozpuszczalnika. To obliczenia musi wykazać wartość różnicy %≤ 15 %.

Zasada 2: Struktura krystaliczna

Krystaliczne struktury substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika muszą być takie same lub podobne. Tutaj skomentowane powyżej: na strukturę rozpuszczalnika nie może mieć dużego wpływu na dodanie atomów substancji rozpuszczonej.

Na przykład dwa metale ze strukturami sześciennymi wyśrodkowanymi na twarzach (FCC) będą mieszać się bez wielu niedogodności. Podczas gdy metal o zwartej strukturze sześciokątnej (HCP), nie ma tendencji do dobrze.

Zasada 3: Valencias

Rozpuszczalność są nieograniczone, gdy dwa metale mają te same wartości. Z drugiej strony, gdy są one inne, rozpuszczalnik ma tendencję do rozpuszczenia substancji rozpuszczonej z największą walencją.

Im większy walencja, inteligentny atom substancji rozpuszczonej i uzyskane stałe rozwiązanie stanie się typu śródmiąższowego: substancja rozpuszczona zostanie umieszczona w pustej lub porów krystalicznej sieci rozpuszczalnika rozpuszczalnika.

Na przykład, jeśli metal jest zwykłą wartościowością +2 (takiego jak miedź), będzie ono stanowić ograniczoną rozpuszczalność podczas mieszania z metalem o wartościowości +3 (takiej jak aluminium).

Zasada 4: Electroneza

Rozpuszczalnik i substancja substancji substancji substancji substancji substancji substancji substancji rozpuszczalnej i substancji rozpuszczonej nie powinny mieć bardzo różnych elektroengatywności, w przeciwnym razie ich rozpuszczalność będzie ograniczona. Oznacza to, że metal „bardzo elektrounglacyjny” nie będzie całkowicie stop z bardzo elektropozytywnym metalem; Zamiast tego dwa łączą się, tworząc związek międzymetaliczny, a nie stop.

Przykłady

Reguły Hume-Rotherie mają rację w następujących przykładach:

-Stopy złota i niklu, au-ni, w których nikiel przedstawia dobrą rozpuszczalność w złoto, ponieważ krystaliczna sieć złota wynosi zaledwie 1.15 razy większy niż nikiel

Może ci służyć: ograniczający i nadmierny odczynnik

-Solid Hafnio i cyrkonio, roztwory tlenków HFO₂-Zro₂, Gdzie oba jony są doskonale mieszane w przypadku podobnych radiotelefonów i wartościowości, HF⁴⁺ i Zr⁴⁺

-Absorpcja wodoru w Paladium, ponieważ promień cząsteczek wodoru nie różni się mniej niż 15% radiotelefów atomowych paladu; W przeciwnym razie h₂ Nigdy nie mogłem zostać zachowany śródmiąższowo w kryształach PD

-Stopy kadmu i magnezu, CD-MG, z powodów podobnych do tych narażonych na stopy Au-Ni. Zauważ, że wartościowość obu metali jest taka sama: CD²⁺ i Mg²⁺, co przyczynia się do jego rozpuszczalności, pomimo stosunkowo różnych radiotelefonów atomowych

Rozwiązane ćwiczenia

Następnie i na koniec zostaną wystawione proste ćwiczenia, w których reguły hume-rotherty.

Ćwiczenie 1

Posiadanie następujących danych:

Rau: 0.1442 nm, FCC, +1

Rag: 0.1445 nm, FCC, +1

I zgodnie z regułami Hume-Rotherii, czy spodziewałbyś się nieograniczonej rozpuszczalności między obiema metali?

Zarówno złoto, jak i srebro mają struktury FCC (reguła 2) i tę samą liczbę Walencji (+1, chociaż złoto może również mieć +3). Musimy więc polegać na radiotelefonach atomowych przed wyciągnięciem powierzchownych wniosków.

Aby być najdroższym złotem, założymy, że srebro to rozpuszczalnik i złoto, substancja rozpuszczona. Mając odpowiednie radia atomowe wyrażone w nanometrach (NM), obliczamy procent ich różnic:

%Różnica = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%

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

= 0.2076%

Zauważ, że przyjmujemy wartość dodatnią i że jest to znacznie mniej niż 15%. Dlatego możemy potwierdzić, że zgodnie z zasadami Hume-Rotherty'ego złoto i srebro mieszają się bez problemu, aby tworzyć stopy.

Ćwiczenie 2

Posiadanie następujących danych:

RCU: 0.128 nm, FCC, Electronegativity 1.8, +2

Może ci służyć: tlenek rtęci (HG2O)

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

Czy czekałbyś, aż miedź i nikiel utworzą stopy bez ograniczeń?

Ponownie powtarzamy poprzednie obliczenia, ponieważ jest to jedyny parametr, w którym wykazują różnice. Zakładamy, że miedź jest rozpuszczalnikiem i że nikiel jest substancją rozpuszczoną:

%Różnica = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%

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

= 2.3. 4%

Ta wartość jest poniżej 15%. Dlatego nie jest zaskakujące, że oba stopy metali bez wielu trudności.

Ćwiczenie 3

Zgodnie z następującymi danymi:

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

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

Czy spodziewałbyś się, że Silicon i Germano będą tworzyć solidne rozwiązania?

Tym razem zauważamy, że Germańska jest nieco bardziej elektroungatywna niż krzem, który może grać przeciwko rozpuszczalności między nimi. Obliczamy różnicę między jego radiotelefonami atomowymi, zakładając, że Germano jest rozpuszczalnikiem, a krzem jest substancją substancji rozpuszczonej:

%Różnica = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%

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

= 15.82%

Należy zauważyć, że rozpuszczalność między krzemem a kryształami germanio jest ograniczona: atomy krzemowe wynoszą 15.82% mniejsze niż atomy Germano. Oprócz tego musimy dodać różnicę między jego elektroonentycznością.

Nie oznacza to jednak, że dwóch elementów nie można mieszać, tylko że ich stopy SI-Ge mają ograniczony odsetek w składzie jednego z dwóch elementów; Spośród tych wartości stop SI-Ge nie istnieje.

Bibliografia

1. C. Barry Carter i m. Grant Norton. (2007). Nauka i inżynieria materiałów ceramicznych. Skoczek.
2. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning.
3. Wikipedia. (2021). Hume-Rotherty Rules. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. H. K. D. H. Bhadeshia. (S.F.). Solidne rozwiązania: reguły hume-rotherty. Odzyskane z: trans-fazowe.MSM.Krzywka.AC.Wielka Brytania
5. Elsevier b.V. (2021). Reguła roule. Scientedirect. Pobrano z: Scientedirect.com