Aturan Hume-Rothery
- 4493
- 1014
- Ray Thiel
Apa aturan Hume-Rothery?
Itu Aturan Hume-Rothery Mereka adalah serangkaian pengamatan yang membantu memprediksi apakah dua logam atau dua senyawa padat akan sangat larut satu sama lain. Didirikan oleh bahasa Inggris Metalurgi William Hume-Rothery, aturan-aturan ini banyak digunakan dalam studi komposisi paduan, yang tidak lebih dari solusi logam padat.
Dengan demikian, melihat aturan hume-rothery, dimungkinkan untuk memprediksi seberapa besar kemungkinan kelarutan dua logam akan. Meskipun mereka memperhitungkan beberapa parameter seperti ukuran atom, valensi dan elektronegativitas, tidak selalu berhasil dalam semua kasus, memiliki pengecualian yang tidak dapat dijelaskan: logam yang dinaikkan bahkan ketika dalam teori mereka seharusnya tidak seharusnya tidak boleh.
Kelarutan besar antara perak dan emas dalam pembentukan paduannya mematuhi aturan Hume-Rothery Emas dan perak, dua logam yang berbeda secara visual, sebenarnya sangat larut satu sama lain. Berkat kelarutan ini, atom mereka dicampur untuk membentuk paduan. Kelarutan ini didukung oleh aturan Hume-Rothery, yang menunjukkan bahwa atom Au dan Ag tidak akan memiliki kelarutan yang terbatas.
Aturan
Aturan 1: Faktor Ukuran
Untuk dua logam, elemen atau senyawa padat untuk dicampur, atomnya tidak boleh terlalu berbeda dalam ukuran. Logam dominan akan menjadi pelarut, yang merupakan tempat zat terlarut akan dibubarkan, logam yang kurang proporsi.
Atom pelarut, juga disebut host, tidak akan dapat melarutkan atau meng -host atom zat terlarut jika yang terakhir sangat besar atau kecil. Karena? Karena itu akan menyiratkan deformasi struktur padat dari pelarut, hal yang tidak diinginkan jika apa yang dicari adalah paduan.
Namun, aturan pertama Hume-Rothery menetapkan bahwa perbedaan antara radio atom antara pelarut dan atom pelarut tidak boleh lebih besar dari 15%. Artinya, atom zat terlarut tidak boleh 15% lebih besar atau kecil dari atom pelarut.
Di atas dapat dengan mudah dihitung dengan persamaan berikut:
Dapat melayani Anda: reaksi eksotermik dan endotermik%Perbedaan = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%
Di mana rsoluto adalah jari -jari atom dari zat terlarut, sedangkan rsolvent adalah jari -jari atom dari pelarut. Perhitungan ini harus menunjukkan nilai %perbedaan ≤ 15 %.
Aturan 2: Struktur Kristal
Struktur kristal zat terlarut dan pelarut harus sama atau serupa. Di sini berkomentar di atas: Struktur pelarut tidak dapat dipengaruhi oleh penambahan atom zat terlarut.
Misalnya, dua logam dengan struktur kubik yang berpusat pada wajah (FCC) akan bercampur tanpa banyak ketidaknyamanan. Sedangkan logam dengan struktur heksagonal ringkas (HCP), tidak cenderung bercampur dengan baik dengan satu dengan struktur FCC.
Aturan 3: Valencias
Kelarutan tidak terbatas ketika kedua logam memiliki valensi yang sama. Di sisi lain, ketika ini berbeda, pelarut cenderung melarutkan zat terlarut dengan Valencia terbesar.
Semakin besar valencia, smartner atom zat terlarut, dan solusi padat yang diperoleh akan menjadi tipe interstitial: zat terlarut akan diposisikan di dalam lubang atau pori -pori dari jaringan kristal pelarut pelarut.
Misalnya, jika logam biasa valensi +2 (seperti tembaga), itu akan menghadirkan kelarutan terbatas saat dicampur dengan logam yang memiliki valensi +3 (seperti aluminium).
Aturan 4: Elektronegativitas
Pelarut dan zat terlarut seharusnya tidak memiliki elektronegativitas yang sangat berbeda, jika tidak kelarutannya akan terbatas. Artinya, logam "sangat elektronegatif" tidak akan sepenuhnya paduan dengan logam yang sangat elektropositif; Sebaliknya, keduanya bergabung untuk membentuk senyawa intermetalik, bukan paduan.
Contoh
Aturan Hume-Rothery benar dalam contoh-contoh berikut:
-Paduan emas dan nikel, au-ni, di mana nikel menyajikan kelarutan yang baik dalam emas, karena jaringan emas kristal hanya 1.15 kali lebih besar dari nikel
Dapat melayani Anda: pembatasan dan reagen berlebihan-Hafnio dan zirconio padat, solusi HFO oksida2-Zro2, Di mana kedua ion dicampur sempurna untuk memiliki radio dan valensi yang sama, HF4+ dan zr4+
-Penyerapan hidrogen di paladium, karena jari -jari molekul hidrogen tidak berbeda dengan kurang dari 15% radio atom paladium; Jika tidak, h2 Saya tidak akan pernah bisa dipertahankan secara interstitual di kristal PD
-Paduan kadmium dan magnesium, CD-MG, untuk alasan yang mirip dengan yang terpapar paduan Au-ni. Perhatikan bahwa valensi kedua logam adalah sama: CD2+ dan mg2+, yang berkontribusi pada kelarutannya meskipun memiliki radio atom yang relatif berbeda
Latihan terpecahkan
Selanjutnya dan akhirnya, beberapa latihan sederhana akan dipamerkan di mana aturan hume-rothery dipraktikkan.
Latihan 1
Memiliki data berikut:
Rau: 0.1442 nm, fcc, +1
Rag: 0.1445 nm, fcc, +1
Dan menurut aturan Hume-Rothery, apakah Anda mengharapkan kelarutan yang tidak terbatas antara kedua logam?
Baik emas dan perak memiliki struktur FCC (aturan 2), dan jumlah valencia yang sama (+1, meskipun emas juga dapat memiliki +3). Jadi, kita harus mengandalkan radio atom sebelum menarik kesimpulan yang dangkal.
Karena menjadi emas paling mahal, kami akan berasumsi bahwa perak adalah pelarut, dan emas, zat terlarut. Memiliki radio atom masing -masing yang diekspresikan dalam nanometer (NM), kami melanjutkan untuk menghitung persentase perbedaan mereka:
%Perbedaan = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%
= (0.1442 - 0.1445) / (0.1445) x 100%
= 0.2076%
Perhatikan bahwa kami mengambil nilai positif, dan bahwa ini jauh lebih sedikit dari 15%. Oleh karena itu, kita dapat menegaskan bahwa menurut aturan Hume-Rothery, emas dan perak akan bercampur tanpa masalah untuk membentuk paduan.
Latihan 2
Memiliki data berikut:
RCU: 0.128 Nm, FCC, Electronegativity 1.8, +2
Dapat melayani Anda: Merkurius oksida (HG2O)RNI: 0.125 nm, FCC, elektronegativitas 1.8, +2
Maukah Anda menunggu tembaga dan nikel membentuk paduan tanpa batasan?
Sekali lagi, kami mengulangi perhitungan sebelumnya karena itu adalah satu -satunya parameter di mana mereka menunjukkan perbedaan. Kami berasumsi bahwa tembaga adalah pelarut dan bahwa nikel adalah zat terlarut:
%Perbedaan = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%
= (0.125 - 0.128) / (0.128) x 100%
= 2.3. 4%
Nilai ini di bawah 15%. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa kedua logam paduan tanpa banyak kesulitan.
Latihan 3
Menurut data berikut:
RSI: 0.117 nm, kubik berlian, elektronegativitas 1.8, +4
RGE: 0.139 nm, kubik berlian, elektronegativitas 2.0, +4
Apakah Anda mengharapkan silikon dan germanio untuk membentuk solusi yang solid?
Kali ini kami perhatikan bahwa Germanio sedikit lebih elektronegatif daripada silikon, yang dapat bermain melawan kelarutan antara keduanya. Kami menghitung perbedaan antara radio atomnya dengan asumsi bahwa Germanio adalah pelarut dan bahwa silikon adalah zat terlarut:
%Perbedaan = (rsoluto - rsolvent) / (rsolvente) x 100%
= (0.117 - 0.139) / (0.139) x 100%
= 15.82%
Perhatikan bahwa kelarutan antara kristal silikon dan Germanio terbatas: atom silikon adalah 15.82% lebih kecil dari atom Germanio. Selain itu, kita harus menambahkan perbedaan antara elektronegativitasnya.
Namun, ini tidak berarti bahwa kedua elemen tidak dapat dicampur, hanya bahwa paduan Si-GE mereka memiliki persentase terbatas dalam komposisi salah satu dari dua elemen; Dari nilai-nilai ini, paduan si-ge tidak ada.
Referensi
- C. Barry Carter & M. Grant Norton. (2007). Ilmu dan Teknik Bahan Keramik. Peloncat.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke -8.). Pembelajaran Cengage.
- Wikipedia. (2021). Aturan Hume-Rothery. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
- H. K. D. H. Bhadeshia. (S.F.). Solusi Solid: Aturan Hume-Rothery. Pulih dari: fase-trans.MSM.Kamera.Ac.Inggris
- Elsevier b.V. (2021). Aturan roule. Ilmiah. Diperoleh dari: Scientedirect.com