Compost intersticial

Un compost intersticial o aleació intersticial és un compost no-estequiomètric d'a lo manco dos elements. Es tracta d'un compost o una aleació en la que una part de les cavitats intersticiales en la ret cristalina estan ocupats pels àtoms o ions d'un element d'aleació. La ret hoste és usualment una reixeta metàlica d'un metal de transició. Les rets cristalines d'un número d'elements i composts en una estructura de cristal oberta, tals com les rets de silici o cuarzo, també posseïxen cavitats intersticiales. Els àtoms o ions de l'element d'aleació tenen que ser relativament menut, tals com els àtoms i els ions d'hidrogen, bor, carbono, nitrogen o oxigen, de manera que encaixen en les cavitats intersticiales.

Introducció

Generalment succeïx en la mescla d'un metal i un no metal, els àtoms molt més menuts del no metal ( àtoms d'impurees, intersticiales ) se situen en els espais intersticiales o buits en la ret cristalina del metal ( element d'acolliment, element de base). Els composts d'intercalació a sovint tenen propietats metàliques. Alguns eixemples importants inclouen ferro-carbono, carbur de tungsteno (WC), Tu₂H o Fe₂N.

En una solució sòlida en absolut, distorsió reticulars, que s'expandixen la ret cristalina, com a àtoms adicionals per a ser incorporats en la ret. Per a permetre esta conexió, el diàmetro atòmic de l'àtom estrany solament pot ser d'aproximadament 41% del diàmetro de l'àtom d'acolliment. Ademés, la capacitat d'almagasenament és per la distorsió de la ret i els associats voltages molt llimitada. És, per eixemple, el compost de ferro i carbono, depenent de la temperatura de 0,10% (cristal δ-mixt), 2,06% (solució de γ-sòlit) o 0,02% (solució de α-sòlit). Açò significa que, per eixemple, (a 723 °C) a 0,02% es pot conseguir (a temperatura ambiente) en una solució de α-sòlit fins a 0,2% de carbono.

Cavitats intersticiales

Archiu:Plane hexagonal lattice 2. caps block 2

Ret hexagonal 2D d'esferes.

Archiu:Fcc lattice 4.jpg

Piràmide d'esferes apilades segons una estructura cúbica centrada.

Archiu:Corundum-unit-cell-3D-balls.png

Cela unitària d'alúmina.

Les cavitats intersticiales es troben posicionades en els punts en la major simetria entre els àtoms o ions en la ret cristalina d'un sòlit.

Tipos de empaquetamiento compacte

En cristalografia existixen dos tipos de tipos de empaquetamiento compacte que es poden construir a partir de capes de dos dimensions en simetria hexagonal traslacional :

• el apilamiento hexagonal més densa ;
• el apilamiento cúbic centrat en la cara.

Els buits intersticiales se situen entre dos capes de modo que hi ha un número igual de posicions intersticiales en les dos reixetes. Per àtom de metal en la ret, hi ha dos tipos de cavitats intersticiales:

• dos menuts buits en simetria tetraèdrica entre quatre àtoms de metal;
• un gran buit en simetria octaèdrica entre sis àtoms de metal.

Si la distància entre els àtoms de metal en la ret és igual a d, a continuació, els quatre àtoms de metal es troben a una distància $d\sqrt{2}/4\approx 0,612d$ de les chicotetes cavitats de la simetria tetraèdrica. Els sis àtoms de metal es troben a una distància $d/\sqrt{2}\approx 0,707d$ de la gran cavitat en la simetria octaèdrica.

Estructura cúbica centrada

Els metals en un estructura cúbica centrada tres cavitats intersticiales per àtom de metal. Les tres cavitats tenen la mateixa simetria octaèdrica deformada aplanada. Si la distància entre els àtoms de metal és igual a D , llavors les dos distàncies curtes entre el buit i els dos àtoms de metal adjacents és igual a $d/\sqrt{3}\approx 0,577d$. La distància més llarga entre els buits i els atres quatre àtoms de metal són el mateix $d\sqrt{6}/3\approx 0,816d$. En la pràctica, les aleacions intersticiales de metals de transició en una estructura cúbica centrada en concentracions relativament baixes de materials d'aleació van a una meta-estructura cristalina cúbica o hexagonal densament apilada.

Estructures cristalines obertes

En les rets cristalines de les estructures de cristal obertes, com els elements que posseïxen l'estructura del diamant, o composts en el cuarzo o estructura de l'alúmina, disponen d'espais intersticiales i canals. En la foto de la dreta es pot apreciar l'unitat de cela d'alúmina i són visibles els espais oberts.