SOLUZIONI SOLIDE Flashcards
Cosa sono le soluzioni solide? E da cosa ne deriva la possibilità di farle?
Le soluzioni solide sono dei solidi non puri, ovvero dei solidi composti da più componenti che da liquido vengono raffreddati per ottenere le cosiddette leghe.
Da quali fattori dipende la formazioni di soluzioni solide?
Dipendono da:
- dimensione atomica; ovvero un parametro fondamentale per la formazione di leghe sostituzionale o interstiziali.
- elettro neutralità: ovvero riguardante la stabilità del reticolo cristallino a livello elettronico.
- rapporto atomi elettroni: ovvero il rapporto che vi è tra il numero di elettroni e il numero di atomi che influenza la stabilità reticolare proprio per il fatto che se il rapporto è troppo alto o troppo basso allora non si formano dei legami forti.
- valenza relativa: ovvero la capacità di atomi di combinarsi con altri atomi, dettata dagli elettroni di valenza, ovvero basata sul fatto che gli atomi tendono a unirsi per riempire l’ottetto di elettroni.
Quali tipi di leghe si possono formare?
Si possono formare delle leghe sostituzionali e delle leghe interstiziali.
Come si formano le leghe sostituzionali? La lega comporta la totale soluzione degli atomi di soluto?
Quelle sostituzionali si possono formare per presenza di difetti puntiformi, in cui l’atomo di soluto va a occupare una posizione reticolare precisa. è importante che sia POSIZIONE RETICOLARE. Non sempre difatti c’è il caso in cui si formano separatamente i solidi, si pensi alla lacuna di miscibilità. Dunque si può già intuire che si formeranno a temperature più elevate per il fatto che si possono formare per diffusione allo stato solido.
Cosa sono le regole di Hume-Rothery? Quali sono i punti fondamentali? Cosa ci dicono queste regole?
Le regole ci dicono quali sono i requisisti fondamentali per formare le leghe sostituzionali:
- stessa struttura cristallina
- bassa differenza di elettronegatività
- stessa valenza
- raggio atomico non differente del 15%, oltre il fattore di forma è sfavorevole.
L’ultimo punto ci dice dunque che se volessi fare una lega ferro carbonio, difficilmente si formerà per sostituzione, ma è più facile che si formerà per interstizio, dato che la differenza è superiore al 15%.
Cosa sono le leghe interstiziali? Quale necessità si ha a differenza di quelle sostituzionali?
entrambe sfruttano il fatto della presenza di difetti puntiformi che vanno a creare le leghe per diffusione allo stato solido e liquido.
Nella prima si chiede che un atomo di soluto vada a sostituire l’atomo in posizione reticolare. Quello che succede è che però la dimensione atomica deve essere circa la stessa, oltre agli altri requisiti delle regole di Hume. Al contrario quelli interstiziali vanno a chiedere che l’atomi si inserisca negli spazi vuoti disponibili non in posizione reticolare e che quindi i raggi atomici siano relativamente piccoli.
Come varia la possibilità di formazioni di leghe interstiziali nei vari reticoli? Quale è il più favorevole?
variano dal fatto che per ogni reticolo lo spazio a disposizione è differente, difatti nel CFC gli atomi disponibili a formare leghe interstiziali sono l’idrogeno in maniera “regolare”, ed il carbonio e azoto anche se mediante una certa distorsione del reticolo.
Cosa si può dire dell’idrogeno e del carbonio nel CFC?
l’idrogeno riesce ad entrare facilmente senza distorsione, mentre il carbonio riesce solo con una certa distorsione, quindi succede che il reticolo finale della lega ferro carbonio sarà differente.
Nel CCC è possibile la formazione di leghe interstiziali?
No, nel CCC gli spazi sono molto ridotti proprio per il fatto che l’atomo centrale toglie molto spazio. Quello che succede è che ad esempio nel ferro lo spazio a disposizione è addirittura più piccolo dell’atomo di idrogeno.
Come vengono chiamate le posizioni in cui il reticolo è distorto a causa della presenza di soluto? Sono caratterizzate da particolari rapporti?
vengono chiamate fasi intermedie, che sono dei composti intermetallici che sono caratterizzati da particolari rapporti.
Le seconde fasi, oltre al modificarsi del reticolo, comportano un cambiamento del bordo di grano?
Si quello che succede è che il bordi di grano va a cambiare, dunque potrebbe la coerenza tra i grani.
Se la seconda fase è coerente quando si potrebbe avere problema?
Il problema sorge quando la seconda fase presenta dei grani coerenti, ma sono fragili oppure liquidi, questo succede ad esempio con la presenza di zolfo nella seconda fase intermetallica.
Quando è incoerente il problema c’è?
Si per il fatto che tende a formare delle particelle discrete esternamente al reticolo e questo va a diminuire le proprietà meccaniche della seconda fase finale. Vedremo che questo fenomeno si verifica quando la soluzione non è più miscibile una volta solidificata, ovvero si hanno dei limiti a livello miscelare e quindi parte del componente a concentrazione più elevata viene espulso ai bordi di grano. Dunque questo comporta la presenza di particelle discrete ai bordi e porta ad una minore resistenza?
Cosa sono i diagrammi di stato? Cos’è l’invarianza?
i diagrammi di stato sono dei grafici che vanno a specificare la coesistenza di più componenti allo stato di equilibrio. Sostanzialmente è l’esplicazione grafica dei passaggi di stato in condizione di equilibrio. Nel nostro caso la condizione di equilibrio è fornita dalla solidificazione della miscela liquida in maniera molto lenta e a pressione costante. l’invarianza non è altro che i gradi di libertà che in un punto del diagramma ho rimanendo nella fase presente ed in equilibrio. Ovvero mi dice quali parametri posso variare rimanendo nelle condizioni in cui mi trovo.
Nei solidi esistono altri passaggi di stato oltre a quello liquido solido gassoso? Da cosa è dovuto questa presenza ulteriore?
Nei solidi si devono pure considerare i cambiamenti delle strutture microscopiche della lega a causa dell’allotropia.
