치환 및 간질 화합물 :자세한 설명
이 용어는 고체 상태 솔루션의 두 가지 주요 유형을 설명합니다 , 결과 물질이 별개의 화학적 조성 및 특성을 갖는 둘 이상의 원소의 혼합물이다.
1. 대체 화합물 :
* 정의 : 치환 화합물에서, 한 원소의 원자는 숙주 요소의 결정 격자 내에서 다른 원소의 원자를 대체한다. 이 교체는 격자 사이트에서 발생합니다 - 결정 구조에서 원자에 의해 점유 된 일반 위치.
* 조건 : 대체 고체 솔루션을 형성하려면 다음 조건을 충족해야합니다.
* 유사한 원자 크기 : 두 요소의 원자는 유사한 이온 반경을 가져야합니다.
* 유사한 전기 음성 : 유사한 결합 특성을 보장하기 위해 요소는 비슷한 전기성이 있어야합니다.
* 유사한 결정 구조 : 요소에는 쉽게 대체 할 수 있도록 호환 된 결정 구조가 있어야합니다.
* 예 :
* 황동 : Zn 원자가 Cu 격자의 일부 Cu 원자를 대체하는 구리 (Cu) 및 아연 (Zn)의 치환 합금.
* 청동 : SN 원자가 Cu 격자의 일부 Cu 원자를 대체하는 구리 및 주석 (SN)의 합금.
* 스털링 실버 : Cu 원자가 Ag 격자의 일부 Ag 원자를 대체하는은 (Ag) 및 구리 (Cu)의 치환 합금.
* 비소로 도핑 된 게르마늄 : 비소 원자는 게르마늄 격자에서 일부 게르마늄 원자를 대체하여 N 형 반도체를 생성합니다.
2. 간질 화합물 :
* 정의 : 간질 화합물에서, 작은 원소의 원자는 간극 를 차지한다. 더 큰 요소의 결정 격자 내에서 (공간). 이것은 작은 원자가 숙주 원자 사이의 간격에 "맞다"를 의미합니다.
* 조건 : 간질 화합물은 다음과 같이 형성됩니다.
* 작은 원자의 크기는 숙주 요소의 원자의 크기보다 상당히 작습니다.
* 작은 원자는 일반적으로 탄소, 질소 또는 수소와 같은 비금속입니다.
* 예 :
* 스틸 : 간질 탄소 (C) 원자로 철 (Fe). 탄소의 첨가는 철 격자를 강화시킵니다.
* 시멘트 (Fe3c) : 탄소 원자가 철 격자 내의 특정 간질 부위를 차지하는 화합물.
* interstitial carbides : 탄소 원자가 금속 격자에서 간질 부위를 차지하는 텅스텐 카바이드 (WC) 및 타이타늄 카바이드 (TIC)와 같은 화합물은 단단하고 마모성 재료를 초래합니다.
* hydrides : 수소 원자가 팔라듐 격자에서 간질 부위를 차지하는 팔라듐 수 소화물 (PDH)과 같은 금속 수 소화물.
주요 차이점 :
| 기능 | 대체 화합물 | 간질 화합물 |
| ---------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ |
| 원자의 위치 | 격자 사이트 | 간극 |
| 원자의 크기 | 비슷한 | 상당히 다른 |
| 본딩 | 대부분 금속성 | 대부분 금속성이지만 공유 |
| 예 | 황동, 청동, 스털링 실버 | 강철, 시멘트, 탄화물 |
이러한 차이를 이해하는 것은 다양한 고체 재료의 특성과 응용을 분석하는 데 중요합니다. 치환 화합물은 종종 전도도, 융점 및 연성과 같은 물리적 특성의 변화를 나타내며, 간질 화합물은 경도, 강도 및 내마모성을 향상시키는 경향이 있습니다.
