Διαφορά μεταξύ υποκατάστατων και ενδιάμεσων κραμάτων

Κύρια διαφορά – Υποκατάστατα έναντι ενδιάμεσων κραμάτων

Ένα κράμα είναι ένα μείγμα μετάλλων ή ένα μείγμα μετάλλων συν κάποια άλλα στοιχεία. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κραμάτων, όπως τα κράματα υποκατάστασης και τα ενδιάμεσα κράματα. Όταν χρησιμοποιείται ένα λιωμένο μέταλλο στην παραγωγή κραμάτων, το μέγεθος των ατόμων θα καθορίσει τον τύπο που πρόκειται να σχηματιστεί. Εάν τα άτομα των μετάλλων έχουν σχετικά παρόμοια μεγέθη, σχηματίζεται ένας τύπος κράματος υποκατάστασης, αλλά εάν ένας τύπος ατόμων μετάλλου είναι μικρότερος από τον άλλο τύπο, σχηματίζεται ένα ενδιάμεσο κράμα. Η κύρια διαφορά μεταξύ των κραμάτων υποκατάστασης και των ενδιάμεσων κραμάτων είναι ότι τα κράματα υποκατάστασης σχηματίζονται αντικαθιστώντας ένα άτομο μετάλλου με ένα άλλο άτομο μετάλλου παρόμοιου μεγέθους, ενώ τα ενδιάμεσα κράματα σχηματίζονται με την εισαγωγή μικρότερων ατόμων σε οπές του μεταλλικού πλέγματος.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι τα υποκατάστατα κράματα
     – Ορισμός, Σχηματισμός, Παραδείγματα
2. Τι είναι τα ενδιάμεσα κράματα
    – Ορισμός, Παραδείγματα, Μηχανισμός Σχηματισμού
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ υποκατάστατων και ενδιάμεσων κραμάτων
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Κράμα, Άτομα, Χάλκινος, Ενδιάμεσα κράματα, Διάκενα, Μέταλλο, Μεταλλικό Πλέγμα, Υποκατάστατα Κράματα

Τι είναι τα υποκατάστατα κράματα

Τα κράματα υποκατάστασης είναι κράματα μετάλλων που σχηματίζονται με την αντικατάσταση ενός ατόμου μετάλλου από ένα άλλο άτομο μετάλλου παρόμοιου μεγέθους. Για να σχηματιστεί ένα κράμα, οι δύο ουσίες (μέταλλα) πρέπει να αναμειχθούν. Ο τύπος και το μέγεθος των ουσιών που αναμιγνύονται μπορεί να καθορίσει τον τύπο του κράματος που σχηματίζεται. Για να σχηματιστεί ένα κράμα υποκατάστασης, τα άτομα των δύο μετάλλων θα πρέπει να έχουν παρόμοιο μέγεθος.

Εικόνα 1:Σύγκριση μεταξύ καθαρού μετάλλου και κράματος υποκατάστασης

Σχηματίζεται ένα κράμα υποκατάστασης μέσω του μηχανισμού ανταλλαγής ατόμων. Εδώ, ορισμένα μεταλλικά άτομα ενός μεταλλικού πλέγματος αντικαθίστανται ή αντικαθίστανται από άτομα μετάλλου του άλλου μετάλλου. Αλλά και οι δύο τύποι ατόμων μετάλλου θα πρέπει να έχουν παρόμοια ή σχεδόν παρόμοια μεγέθη για να συμβεί αυτή η αντικατάσταση. Το ποσοστό της διαφοράς μεταξύ των ατόμων δεν πρέπει να υπερβαίνει το 15%.

Ένα πολύ γνωστό κράμα που είναι κράμα υποκατάστασης είναι ο Χάλκινος. Ο μπρούτζος είναι ένα κράμα που αποτελείται κυρίως από χαλκό και μέταλλο κασσίτερο. Αλλά μερικές φορές, άλλα στοιχεία αναμιγνύονται επίσης με χαλκό για να γίνει μπρούτζος. Τέτοια στοιχεία περιλαμβάνουν αρσενικό, φώσφορο, αλουμίνιο, μαγγάνιο και πυρίτιο. Τα άτομα μετάλλου χαλκού και κασσιτέρου είναι σχεδόν παρόμοια στα μεγέθη τους.

Τι είναι τα ενδιάμεσα κράματα

Τα ενδιάμεσα κράματα είναι κράματα μετάλλων που σχηματίζονται με την εισαγωγή μικρότερων ατόμων σε οπές του μεταλλικού πλέγματος. Ένα μεταλλικό πλέγμα είναι μια μεταλλική δομή που αποτελείται από ένα γιγαντιαίο πλέγμα θετικά φορτισμένων ιόντων και μη εντοπισμένων εξωτερικών ηλεκτρονίων. Ένα διάμεσο κράμα σχηματίζεται όταν ένα μέταλλο αναμειγνύεται με μια άλλη ουσία που αποτελείται από μικρά άτομα (με μικρές ακτίνες) που μπορούν να βρίσκονται στις οπές του μεταλλικού πλέγματος.

Εικόνα 2:Σύγκριση ενός καθαρού μετάλλου με ένα διάμεσο κράμα

Μερικά παραδείγματα τέτοιων μικρών ατόμων περιλαμβάνουν το υδρογόνο, τον άνθρακα, το βόριο και το άζωτο. Οι οπές σε ένα μεταλλικό πλέγμα είναι οι χώροι μεταξύ των ατόμων μετάλλου. Ο χάλυβας είναι ένα καλό παράδειγμα ενδιάμεσου κράματος. Ο χάλυβας είναι ένα κράμα μετάλλων που περιέχει σίδηρο, άνθρακα και ορισμένα άλλα στοιχεία. Εδώ, τα μικρά άτομα άνθρακα γεμίζουν τα κενά μεταξύ μεγάλων ατόμων σιδήρου. Λόγω αυτής της σφιχτά συσκευασμένης δομής από χάλυβα, είναι σκληρό και πολύ ισχυρό.

Ο σχηματισμός ενός ενδιάμεσου κράματος γίνεται μέσω του ενδιάμεσου μηχανισμού. Εδώ, ένας τύπος ατόμου είναι σημαντικά μικρότερος από τον άλλο τύπο. Δεδομένου ότι αυτά τα άτομα είναι πολύ μικρότερα, δεν μπορούν να αντικαταστήσουν τα άτομα του μεταλλικού πλέγματος όπως για τα κράματα υποκατάστασης. Αντίθετα, παγιδεύονται σε χώρους τα μεγάλα άτομα του μεταλλικού πλέγματος. Αυτά τα κενά ονομάζονται διάκενα.

Διαφορά μεταξύ υποκατάστατων και ενδιάμεσων κραμάτων

Ορισμός

Αντικατάσταση Κράματα : Τα κράματα υποκατάστασης είναι κράματα μετάλλων που σχηματίζονται με την αντικατάσταση ενός ατόμου μετάλλου από ένα άλλο άτομο μετάλλου παρόμοιου μεγέθους.

Ενδιάμεσα κράματα : Τα ενδιάμεσα κράματα είναι κράματα μετάλλων που σχηματίζονται με την εισαγωγή μικρότερων ατόμων σε οπές του μεταλλικού πλέγματος.

Μεγέθη ατόμων

Αντικατάσταση Κράματα : Τα κράματα υποκατάστασης περιέχουν άτομα μετάλλων που έχουν παρόμοια ή σχεδόν παρόμοια μεγέθη.

Ενδιάμεσα κράματα : Τα ενδιάμεσα κράματα περιέχουν μεγάλα άτομα μετάλλου και μικρά άτομα διαφορετικών στοιχείων.

Μηχανισμός Σχηματισμού

Αντικατάσταση Κράματα : Τα κράματα υποκατάστασης σχηματίζονται μέσω μηχανισμού ανταλλαγής ατόμων.

Ενδιάμεσα κράματα : Τα διάμεση κράματα σχηματίζονται μέσω ενδιάμεσου μηχανισμού.

Παραδείγματα

Αντικατάσταση Κράματα : Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα κράματος υποκατάστασης είναι ο μπρούτζος.

Ενδιάμεσα κράματα : Ο χάλυβας είναι ένα διάμεσο κράμα.

Συμπέρασμα

Τα κράματα είναι ουσίες που σχηματίζονται με την ανάμειξη δύο ή περισσότερων μεταλλικών συστατικών μαζί με ορισμένες άλλες ενώσεις. Υπάρχουν δύο τύποι κραμάτων που βασίζονται στον σχηματισμό του κράματος:τα κράματα υποκατάστασης και τα ενδιάμεσα κράματα. Η κύρια διαφορά μεταξύ των κραμάτων υποκατάστασης και των ενδιάμεσων κραμάτων είναι ότι τα κράματα υποκατάστασης σχηματίζονται αντικαθιστώντας ένα άτομο μετάλλου με ένα άλλο άτομο μετάλλου παρόμοιου μεγέθους, ενώ τα ενδιάμεσα κράματα σχηματίζονται με την εισαγωγή μικρότερων ατόμων σε οπές του μεταλλικού πλέγματος.

Αναφορές:

1. «Χημεία». Annenberg Learner, Διαθέσιμο εδώ.
2. "6.7A:Υποκατάστατα κράματα." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 12 Δεκεμβρίου 2016, Διαθέσιμο εδώ.
3. "6.7B:Ενδιάμεσα κράματα." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 Ιουλίου 2016, Διαθέσιμο εδώ.