Nøkkelforskjellen mellom substitusjonell og interstitiell fast løsning er at den substitusjonelle faste løsningen involverer substitusjon av et løsemiddelatom med et oppløst atom, i dets dannelse. Tvert imot er det ingen forskyvning av løsemiddelatomer med løste atomer i dannelsen av interstitielle faste løsninger, i stedet går løststoffmolekylene inn i hullene mellom løsningsmiddelatomer.
En fast løsning er en faststoffløsning av ett eller flere oppløste stoffer i samme løsningsmiddel. Der forekommer to eller flere grunnstoffer i fast tilstand. Vi kaller det en løsning i stedet for en forbindelse fordi krystallstrukturen til løsningsmidlet forblir uendret ved tilsetning av oppløste stoffer. I prosessen med forsterkning av fast løsning, kan styrken til rent metall økes ved å legere et annet element. Dette kan vi gjøre ved å lage en solid løsning. Avhengig av legeringselementet finnes det to former for faste løsninger som substitusjonelle og interstitielle faste løsninger.
Hva er substitusjonell solid løsning?
Substitusjonelle faste løsninger er faststoffløsninger som dannes når de oppløste atomene erstatter løsemiddelatomene. For å danne denne typen fast løsning, bør de oppløste atomene være store nok til å erstatte løsemiddelatomene i gitteret. De oppløste atomene inkorporeres substitusjonelt i gitteret ved å erstatte atomene i bestemte posisjoner i gitteret. Her har noen legeringselementer oppløste atomer som bare er i stand til å erstatte løsemiddelatomer i små mengder, mens det er noen legeringselementer som kan erstatte løsemiddelatomer over hele den faste løsningen.
Denne typen fast løsning dannes når atomene i oppløst stoff og løsemiddel har nesten like atomstørrelser. I tillegg kan høye temperaturer øke disse erstatningene. Dessuten er det to former for substitusjonelle faste løsninger, nemlig; ordnede og uordnede solide løsninger. En ordnet fast løsning dannes når de oppløste atomene erstatter løsemiddelatomene på et foretrukket sted i løsemiddelgitteret. Eks: Cu-Au-system. Uordnede faste løsninger dannes når de oppløste atomene tilfeldig erstatter løsemiddelatomene i gitteret.
Hva er solid interstitial-løsning?
Interstitielle faste løsninger er faststoffløsninger som dannes når oppløste atomer kommer inn i hullene mellom løsemiddelatomene i gitteret. Der er de oppløste atomene små nok til å gå inn i disse hullene. Vi kaller disse hullene for interstitial-nettsteder.
Figur 01: En solid mellomliggende løsning
Denne prosessen svekker bindingene mellom løsemiddelatomer. Dermed deformeres gitteret. For at dette skal skje, bør atomstørrelsen til oppløste atomer være mindre enn 40 % av størrelsen til løsemiddelatomer. De oppløste atomene kommer inn i gitteret interstitielt. De eneste grunnstoffene som er i stand til å danne denne typen faste løsninger er H, Li, Na og B.
Hva er forskjellen mellom substitusjonell og interstitiell solid løsning?
Substitusjonelle faste løsninger er faststoffløsninger som dannes når de oppløste atomene erstatter løsemiddelatomene. Denne typen faste løsninger dannes bare hvis de oppløste atomene er store nok til å erstatte løsemiddelatomene i gitteret. Dessuten er atomstørrelsen til oppløste stoffer nesten lik størrelsen på løsemiddelatomer. Interstitielle faste løsninger er faststoffløsninger som dannes når oppløste atomer kommer inn i hullene mellom løsemiddelatomene i gitteret. Disse faste løsningene dannes bare hvis de oppløste atomene er små nok til å komme inn i hullene i gitteret. I tillegg bør atomstørrelsen til oppløste atomer være omtrent 40 % av størrelsen til løsemiddelatomer for å danne denne typen gitter. Dette er hovedforskjellen mellom substitusjons- og interstitiell solid løsning.
Sammendrag – Substitusjonell vs Interstitial Solid Solution
Faststoffløsninger er faststoffløsninger som har to eller flere typer grunnstoffer i samme faststoffblanding. Det er to former for faste løsninger som substitusjonelle og interstitielle faste løsninger i henhold til måten de dannes på. Forskjellen mellom substitusjonell og interstitiell fast løsning er at i dannelsen av en substitusjonsfast løsning involverer det substitusjon av et løsemiddelatom med et løst atom, mens det ved dannelse av interstitielle faste løsninger ikke er noen forskyvning av løsningsmiddelatomer med løste atomer, i stedet kommer de oppløste molekylene inn i hullene mellom løsemiddelatomer.
