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Soluciones sólidas

Toda solución está formada por un soluto y un disolvente, siendo éste último el que se encuentra en mayor proporción. Los componentes de una solución, soluto y disolvente, pueden ser tanto sólidos como líquidos como gaseosos. De aquí que aunque cuando hablamos de soluciones, pensemos en el agua como disolvente principal y en algún compuesto sólido como soluto, sea posibleque la solución esté constituida por dos elementos sólidos que formen la misma red.

La cantidad de soluto que puede disolver un disolvente aumenta con la temperatura.

En función de la cantidad de soluto presente en el disolvente las soluciones se dividen en: insaturadas, saturadas y sobresaturadas. Se dice que una solución es insaturada cuando la cantidad de soluto que contiene es inferioral máximo, será saturada si la cantidad de soluto que contiene es la máxima que es capaz de solubilizar a esa temperatura, y será sobresaturada si la cantidad de soluto sobrepasa el máximo. Se puede obtener una solución sobresaturada realizando alguna acción mecánica, como puede ser el simple hecho de agitar una solución, o bien impidiendo por un enfriamiento desde una temperatura alta, que sealcance las condiciones de equilibrio. Ahora bien una solución sobresaturada es inestable y por tanto bien con el tiempo (maduración natural), o con un pequeño aporte energético (maduración artificial), tiende a ser saturada, depositándose o precipitándose el exceso de metal.

Las soluciones sólidas son soluciones en estado sólido, que están formadas principalmente por dos tipos de átomos distintoscombinados en una misma red espacial. En la mayoría de las soluciones sólidas la solidificación se produce en un intervalo de temperaturas, en lugar de a una temperatura fija como se produce en el caso de los metales puros. Las soluciones sólidas pueden ser de dos tipos: Soluciones sólidas por sustitución, denominadas soluciones sólidas sustitucionales, y por inserción, denominadas solucionessólidas intersticiales.

Soluciones sólidas sustitucionales.

En estas soluciones sólidas el soluto ocupa algunas posiciones de la red cristalina del disolvente, es decir, los átomos de soluto sustituyen a los átomos de disolvente. La figura 4 muestra en el plano de máxima compacidad de una FCC en la que se observa como los átomos de soluto sustituyen a los de disolvente en la red cristalina. Lared del disolvente permanece inalterada, aunque se distorsiona debido a la diferencia del tamaño atómico. Así cuando la diferencia de tamaño es grande pueden darse distorsiones de gran importancia.

Cuando el átomo de soluto es mayor que el del disolvente, la red experimenta una dilatación y, en caso contrario experimenta una contracción

Fue Hume-Rothery, quién mediante sus trabajos deinvestigación, determinó cuáles son los factores que determinan los intervalos de solubilidad en los sistemas de aleaciones, es decir, que me proporcionan las solubilidades de unos elementos en otros.
Estos factores son: Factor de estructura cristalina, factor de tamaño relativo, factor de valencia relativa y factor de afinidad química (electronegatividad).

Factor de estructura cristalina: Paraque exista solubilidad total es preciso que ambos pertenezcan al mismo tipo de red espacial.

Factor de tamaño relativo: Cuando la diferencia de los radios atómicos de los elementos que la constituyen difiere en tamaño en menos de un 15%, la solubilidad se ve favorecida aumentando mucho. Ahora bien a partir del 8% la solubilidad presenta un mínimo, y si es superior al 15% prácticamente loselementos no se disuelven uno en otro. Así por ejemplo, el antimonio y el bismuto, que presentan la misma estructura cristalina, y una diferencia de radios atómicos del 7%, presenta solubilidad total de uno en otro, como puede verse en la figura 6, donde se representa el diagrama de equilibrio de éste sistema de aleaciones, mientras que la plata y el plomo, cristalizando los dos en el mismo sistema,...