Hume Rothery szabályai

A Hume-Rothery-szabályok olyan alapvető szabályok összessége, amelyek meghatározzák egy kémiai elem azon képességét, hogy egy fémben szilárd oldatot képezzenek . Ezeknek a szabályoknak két olyan megfogalmazása létezik, amelyek meghatározzák a helyettesítés és az intersticiális szilárd oldatok képződésének lehetőségét . Nevét az őket felfedező angol kohászról , William Hume-Rotheryről kapták .

A helyettesítő szilárd oldatokra vonatkozó szabályok

A helyettesítő szilárd oldatok esetében a Hume-Rothery szabályok a következők:

1. Az oldhatóság akkor lehetséges, ha az oldott elem és az oldószer kristályrácsai azonosak. 2. Szilárd oldat képződése akkor lehetséges, ha az oldott elem ( és az oldószer ()) atomsugara legfeljebb 15%-kal tér el egymástól:

r_{solute})

r_{solvent})

\%{\mbox{ különbség}}=\left({\frac {(r_{solute}-r_{solvent})}{r_{solvent}}}\right)*100\leq 15\%

3. A maximális oldhatóság akkor érhető el, ha az oldott elem és az oldószer vegyértéke azonos, és az alacsonyabb vegyértékű fémek hajlamosak a nagyobb vegyértékű fémekben oldódni. 4. Az oldott elemnek és az oldószernek szoros elektronegativitással kell rendelkeznie (a különbség nem haladhatja meg a 0,2-0,4-et), ellenkező esetben a kérdéses elemek hajlamosak intermetallikus vegyületeket képezni szilárd oldatok helyett .

A közbeiktatott szilárd oldatokra vonatkozó szabályok

Szilárd megoldások esetén a Hume-Rothery szabály végrehajtása a következő:

1. Egy oldott elem atomjának atomi sugarának kisebbnek kell lennie, mint az oldószer kristályrácsában lévő üregek (pórusok) mérete, de nagyobbnak kell lennie a lehető legkisebb pórus méreténél - egy tetraéderes pórus , azaz a Hagg-szabálynak teljesülnie kell :

0,25\cdot {r_{solvent}}\leq {r_{solute}}\leq 0,59\cdot {r_{solvent}}

2. Az oldott elemnek és az oldószernek szoros elektronegativitással kell rendelkeznie .