固溶体とは

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固溶体とはsolid solutionと呼ばれ、以下のとおりである。

 

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典には

結晶内で複数の成分が均一かつ無秩序に分布した単相の固体。金属は結晶質なので,金属元素から成る固溶体では格子点の溶媒原子が溶質原子で置換される (これを置換型固溶体という) 。しかし,溶質が水素,窒素,酸素,炭素,ホウ素など,金属に比し小さい非金属原子の場合は,それが格子のすきまに入って固溶体をつくる (侵入型固溶体) 。どちらも溶質原子の位置はまったく無秩序で,溶質原子周辺は格子ひずみを生じて硬化の原因になる。置換型の場合,溶媒と溶質が同じ型の結晶格子で原子寸法差が小さければ,格子のひずみは小さく固溶限が大で,ときには Au-Ag,Au-Cu,Cu-Niのように全率固溶体 (→合金の状態図 ) をつくる。侵入型は格子ひずみが大きいため固溶限は小さく,溶質が増加すると格子型の異なる化合物が現れる。固溶体合金は硬化を示すだけではなく,電気伝導度,熱膨張係数も顕著に下がり,磁気的性質も変化するので,工業的に利用される。純金属を母相とする固溶体を1次固溶体またはα固溶体といい,中間相 (→金属間化合物 ) の固溶体相は状態図上で順にβ,γ,δ,…とギリシア文字で記号する習慣である。固溶体は金属だけでなく,塩類同士でも形成されるが,これは特に混晶といって区別される。

➡ほとんど何かいているかわからない。。

百科事典マイペディアより

2種以上の物質が互いに溶け合い,全体として均一な相をなす固体混合物。非金属結晶の場合には混晶ということが多い。構造上,溶媒の原子または分子のつくる結晶格子の間隙(かんげき)に溶質の原子または分子が侵入した侵入型と,結晶格子をつくる原子または分子が他の原子または分子で置換された置換型に大別される。

日本大百科全書(ニッポニカ)より

2種以上の物質が混合して完全に均一な固相となる固体をいう。ある結晶相の格子点にある原子がまったく不規則に別の原子と置換するか、あるいは格子の間隙(かんげき)に別の原子が侵入したものの2種がある。前者を置換型、後者を侵入型の固溶体とよぶ。二成分あるいは三成分型の金属で結晶格子の特定の位置に規則的に別の成分が置換しているときは固溶体とはいわず、金属間化合物という。
 置換型の固溶体は多くの合金や塩化カリウムKClと臭化カリウムKBrの混合物にみられる。塩化ナトリウム型の結晶格子について考えてみると、陽イオンの格子点にはKがあり、陰イオンの格子点にはClとBrが不規則にある。KClとKBrは同一の結晶格子をもち、その大きさがほぼ等しいため、容易に固溶体をつくる。すなわち、互いに置換する原子の大きさがあまり異ならないことが必要である。一方、侵入型の固溶体は、溶質としての成分が室温において結晶でない水素、酸素、窒素などにみられる。このことは、侵入成分の原子が格子点にある原子に比べてかなり小さいことを意味している。鉄に入っている炭素の場合もこれに属する。
 ある固体の結晶に別の元素の原子が溶ける条件は、関係する原子の大きさ、価電子の数、結晶形などである。このように固溶にもおのずから限界があることがわかる。

ウィキペディアより

固溶体(こようたい、solid solution)とは、2種類以上の元素金属の場合も非金属の場合もある)が互いに溶け合い、全体が均一の固相となっているものをいう。非金属元素同士が互いに溶け合った場合は、混晶(こんしょう)ともいう(固溶体とほぼ同じ意味で使われる)。合金鉱物に多く見られる。固溶体を作ることによって材料を強化することを固溶強化という。

固溶体には、溶質原子の入り方によって、置換型固溶体侵入型固溶体の2種類がある。

置換型固溶体 
溶媒原子の代わりに溶質原子が置き換わるものである。それぞれの原子半径が同じぐらいであると置換がおこなわれやすい。原子半径の違いが10%ぐらいまでは、成分比の全体にわたって完全に固溶するがそれ以上では固溶度は急激に減少し、15%以上ではほとんど固溶しなくなる。(ヒューム‐ロザリーの法則
侵入型固溶体 
原子半径の小さい元素(水素 (H)、炭素 (C)、窒素 (N)、ホウ素 (B)、酸素 (O) など)が金属結晶格子の原子間のすきまに侵入するものである。金属結晶格子の原子間のすきまは結晶構造によって異なる。炭素鋼焼入れ浸炭処理などの表面硬化処理は、侵入型固溶体に溶質分子を過飽和させ、歪んだ組織をつくることによって硬い組織を得る方法である。
左上: 純金属,   右上: 置換型固溶体,
左下: 侵入型固溶体,   右下: 侵入型と置換型の複合.

 

図では簡単にイメージできるが、文章の中の難しい説明ではほとんどわからなかった。

 

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