化学工学演習(材料科学)

化学工学演習(材料科学)2018/Jan/16


問題1の回答:Zn(溶媒)に対して、AgよりAlの方がよく「溶ける」。Alの方がZnのサイズにより近く、高い原子価をもつから。ただしFCC in HCPであり、溶けるAlの量が多くない。

問題2の回答:Cuに対しては, AlよりZnの方がよく「溶ける」。Znのサイズの方がCuに近い。


解説

溶質および溶媒原子のいくつかの特徴が、溶解する程度を決定する。

1)原子サイズ 2つの原子種間の原子半径の差異が約15%以下である場合にのみ、このタイプの固溶体には、かなりの量の溶質が収容され得る。さもなければ、溶質原子は実質的な格子歪みを生じ、新しい相が形成される。

2) かなりの固溶度のために、両方の原子タイプの金属の結晶構造は同でなければならない。

3) 電気陰性度:差が大きいほど、(置換性の固溶体の代わりに)金属間化合物を形成する可能性が高くなる。つまり似たような電気陰性度(周期表において近接)の組み合わせの方が置換型固溶体になりやすい。

4) 原子価:他の要因(1,2,3)が等しい場合、金属はより低い価数のものよりも高い価数の別の金属を溶解する傾向がより強くなる。


There are several features of the solute and solvent atoms that determine the degree to which the former dissolves in the later, as follows:

1) Atomic size: Appreciable quantities of a solute may be accommodated in this type of solid solution only when the difference in atomic radii between two atom types less than about 15%. Otherwise the solute atoms will create substantial lattice distortions and a new phase will form.

2) Crystal structure: For appreciable solid solubility the crystal structure for metals of both atom types must be same.

3) Similar electronegativities: If the difference in electronegativity is too great will tend to form an intermetallic compound instead of solid solution.

4) Valences: Other factors being equal, a metal will have more of tendency to dissolve another metal of higher valency than one of a lower valency.