Einlagerungsmischkristall: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 27. Januar 2022, 11:31 Uhr

Beispiele für
Einlagerungsmischkristalle
Einlagerungsmischkristall kubisch Flächenzentriert
Einlagerungsmischkristall kubisch Raumzentriert
schwarz = Atome des Basiselements rot = Einlagerungsatome

Bei einem Einlagerungsmischkristall, auch interstitielle Verbindung, intermediäre Phase oder Einlagerungsverbindung genannt, handelt es sich um eine chemische, nichtstöchiometrische, kristalline Verbindung aus mindestens zwei Elementen. Anders als beim Substitutionsmischkristall nehmen die sehr viel kleineren Fremd- bzw. Einlagerungsatome dabei Zwischengitterplätze oder Lücken im Kristallgitter des Wirts- bzw. Basiselements ein.

Diese Verbindungsart findet sich üblicherweise zwischen Metall und Nichtmetall, wobei das Metall das Basiselement bildet und das Nichtmetall das Einlagerungselement. Einlagerungsverbindungen haben oft metallische Eigenschaften. Insbesondere die Übergangsmetalle neigen zum Einlagern der Metalloide Wasserstoff, Stickstoff, Bor und Kohlenstoff. Wichtige Vertreter sind u. a. Eisen-Kohlenstoff, Wolframcarbid (WC), Ti₂H oder Fe₂N.^[1]

Bei einem Einlagerungsmischkristall entstehen immer Gitterverzerrungen, die das Kristallgitter aufweiten, da zusätzliche Atome ins Gitter aufgenommen werden müssen. Um diese Verbindung zu ermöglichen, darf der Atomdurchmesser des Fremdatoms maximal 41 % des Atomdurchmessers des Wirtsatoms betragen.^[1]

Außerdem ist die Einlagerungsfähigkeit aufgrund der Gitterverzerrung und der damit verbundenen Spannungen stark begrenzt. Sie beträgt z. B. bei der Verbindung Eisen-Kohlenstoff je nach Temperatur:

δ-Mischkristall: 0,10 % (d. h. max. 0,1 % Kohlenstoff gelöst in Eisen)
γ-Mischkristall: 2,06 %
α-Mischkristall: 0,02 % bei Raumtemperatur bis 0,2 % bei 723 °C.

Siehe auch

Kristallsystem
Legierung
Metallische Bindung
Clathrate

Weblinks

Uni Kiel: Nulldimensionale Defekte

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 Oettel, Heinrich, Schumann, Hermann: Metallografie mit einer Einführung in die Keramografie. 15., überarb. und erw. Auflage. Weinheim, ISBN 978-3-527-32257-2, S. 23.

[:0-1] 1,0 ^1,1 Oettel, Heinrich, Schumann, Hermann: Metallografie mit einer Einführung in die Keramografie. 15., überarb. und erw. Auflage. Weinheim, ISBN 978-3-527-32257-2, S. 23.

[1]

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-Bei einem '''Einlagerungsmischkristall''', auch '''interstitielle Verbindung''' oder '''Einlagerungsverbindung''' genannt, handelt es sich um eine [[Chemie|chemische]], nicht[[Stöchiometrie|stöchiometrische]], kristalline Verbindung aus mindestens zwei Elementen.
+Bei einem '''Einlagerungs[[mischkristall]]''', auch '''interstitielle Verbindung, intermediäre Phase''' oder '''Einlagerungsverbindung''' genannt, handelt es sich um eine [[Chemie|chemische]], nicht[[Stöchiometrie|stöchiometrische]], [[kristall]]ine Verbindung aus mindestens zwei [[Chemisches Element|Element]]en. Anders als beim [[Substitutionsmischkristall]] nehmen die sehr viel [[Atomradius|kleineren]] ''[[Fremdatom|Fremd-]]'' bzw. ''Einlagerungsatome'' dabei [[Zwischengitteratom|Zwischengitterplätze]] oder Lücken im [[Kristallstruktur|Kristallgitter]] des ''Wirts-'' bzw. ''Basiselements'' ein.
-Diese Verbindungsart findet sich üblicherweise zwischen [[Metalle|Metall]] und [[Nichtmetalle|Nichtmetall]], wobei die sehr viel kleineren [[Atom]]e des Nichtmetalls (''Fremdatome, Einlagerungsatome'') Zwischengitterplätze oder Lücken im [[Kristallstruktur|Kristallgitter]] des Metalls (''Wirtselement, Basiselement'') einnehmen. Einlagerungsverbindungen haben oft metallische Eigenschaften. Wichtige Vertreter sind unter anderem  [[Eisen-Kohlenstoff-Diagramm#Darstellung der Phasen im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm|Eisen-Kohlenstoff]], [[Wolframcarbid]] (WC), Ti<sub>2</sub>H oder Fe<sub>2</sub>N.
+Diese Verbindungsart findet sich üblicherweise zwischen [[Metalle|Metall]] und [[Nichtmetalle|Nichtmetall]], wobei das Metall das Basiselement bildet und das Nichtmetall das Einlagerungselement. Einlagerungsverbindungen haben oft metallische Eigenschaften. Insbesondere die [[Übergangsmetalle]] neigen zum Einlagern der [[Metalloid]]e [[Wasserstoff]], [[Stickstoff]], [[Bor]] und [[Kohlenstoff]]. Wichtige Vertreter sind u.&nbsp;a.  [[Eisen-Kohlenstoff-Diagramm #Darstellung der Phasen|Eisen-Kohlenstoff]], [[Wolframcarbid]]&nbsp;(WC), Ti<sub>2</sub>H oder&nbsp;Fe<sub>2</sub>N.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Oettel, Heinrich, Schumann, Hermann |Titel=Metallografie mit einer Einführung in die Keramografie |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=15., überarb. und erw. Auflage |Verlag= |Ort=Weinheim |Datum= |ISBN=978-3-527-32257-2 |Seiten=23}}</ref>
-Bei einem Einlagerungsmischkristall entstehen immer Gitterverzerrungen, die das Kristallgitter aufweiten, da zusätzliche Atome ins Gitter aufgenommen werden müssen. Um diese Verbindung zu ermöglichen, darf der Atomdurchmesser des Fremdatoms nur etwa 41 % des [[Atomradius|Atomdurchmessers]] des Wirtsatoms betragen. Außerdem ist die Einlagerungsfähigkeit aufgrund der Gitterverzerrung und der damit verbundenen [[Eigenspannung|Spannungen]] stark begrenzt. Sie beträgt zum Beispiel bei der Verbindung Eisen-Kohlenstoff je nach Temperatur 0,10 % (δ-Mischkristall), 2,06 % (γ-Mischkristall) oder 0,02 % (α-Mischkristall). Das bedeutet, dass z.B. in einem α-Mischkristall maximal 0,2 % Kohlenstoff (bei 723&nbsp;°C) bis 0,02 % (bei Raumtemperatur) gelöst werden können.
+Bei einem Einlagerungsmischkristall entstehen immer Gitterverzerrungen, die das Kristallgitter aufweiten, da zusätzliche Atome ins Gitter aufgenommen werden müssen. Um diese Verbindung zu ermöglichen, darf der Atomdurchmesser des Fremdatoms maximal 41&nbsp;% des [[Atomradius|Atomdurchmessers]] des Wirtsatoms betragen.<ref name=":0" />
+Außerdem ist die Einlagerungsfähigkeit aufgrund der Gitterverzerrung und der damit verbundenen [[Eigenspannung|Spannungen]] stark begrenzt. Sie beträgt z.&nbsp;B. bei der Verbindung [[Eisen-Kohlenstoff-Diagramm|Eisen-Kohlenstoff]] je nach Temperatur:
+* δ-Mischkristall: 0,10&nbsp;% (d.&nbsp;h. max. 0,1&nbsp;% Kohlenstoff [[Lösung (Chemie)|gelöst]] in Eisen)
+* γ-Mischkristall: 2,06&nbsp;%
+* α-Mischkristall: 0,02&nbsp;% bei Raumtemperatur bis 0,2&nbsp;% bei 723&nbsp;°C.
 == Siehe auch ==
-*[[Mischkristall]]
+* [[Kristallsystem]]
-*[[Kristallsystem]]
+* [[Legierung]]
-*[[Eisen-Kohlenstoff-Diagramm]]
+* [[Metallische Bindung]]
-*[[Legierung]]
+* [[Clathrate]]
-*[[Metallische Bindung]]
-*[[Substitutionsmischkristall]]
-*[[Clathrate]]
 == Weblinks ==
-*Uni Kiel: [http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_4/backbone/r4_1_2.html Nulldimensionale Defekte]
+* Uni Kiel: [https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_4/backbone/r4_1_2.html Nulldimensionale Defekte]
+== Einzelnachweise ==
+<references />
 [[Kategorie:Kristallographie]]
 [[Kategorie:Metallkunde]]