الرئيسية » الموسوعة الكيميائية » المحلول الصلب Solid Solution

المحلول الصلب Solid Solution

المحلول الصلب هو خليط من مادتين صلبتين بلورتين و التي يتم التعامل معه و كأنه مادة صلبة بلورية جديدة ، أو كشبكة بلورية جديدة حيث تستبدل ذرات أو أيونات أو جزيئات مادة ما ذرات أو ايونات أو جزيئات مادة أخرى في حالتها البلورية الأخرى. و تتكون المحاليل الصلبة في بعض السبائك فمثلا يشكل كل من الذهب و النحاس محاليل صلبة بحيث يتم استبدال بعض من ذرات النحاس من الشبكة البلورية للنحاس بذرات من الذهب . و في الحقيقة تتوزع ذرات الذهب في الشبكة البلورية للنحاس بطريقة عشوائية مما يسمح بوجود أكثر من تركيب محتمل لسبيكة الذهب- النحاس . و هناك مثا آخر على المحاليل الصلبة وهي مخاليط بلورات الأملاح المزدوجة مثل الشب .

و يمكن إتمام عملية الخلط عن طريق خلط المواد الصلبة عند صهرها لسوائل عند درجات حرارة عالية ومن ثم تبريد المنتج الخليط لتشكيل مادة صلبة جديدة أو عن طريق ترسيب أبخرة الامواد الأولية على ركائز لتشكيل طبقات رقيقة. و كما هو الحال مع السوائل ، فإن المواد الصلبة لها درجات مختلفة من درجات الانصهار وذلك اعتمادًا على خواصها الكيميائية و بُنيتها البلورية ، والتي تحدد كيفية تموضع ذراتها معًا في الشبكة البلورية الخليطة. قد تكون الشبكة الخليطة استبدالية ، بمعنى أن تحل ذرات بلورة بادئة محل ذرات بلورة أخرى، أو خلالية ، حيث تشغل الذرات مواقع شاغرة عادة في الشبكة. و قد تكون المواد قابلة للذوبان على مدى جزئي أو كامل من التركيزات النسبية ، مما ينتج بلورة تختلف خصائصها بشكل مستمر على مدى واسع. يوفر هذا طريقة لتخصيص خصائص المحلول الصلب لتطبيقات معينة.
تَظهر العديد من المحاليل الصلبة في الطبيعة على شكل معادن تم تشكيلها في ظروف الحرارة العالية والضغط. ومن الأمثلة على ذلك مجموعة الأوليفين المعدنية ، وخاصة سلسلة فورستيت-فياليت forsterite-fayalite series، التي يتراوح أعضاؤها من فورسترايت (Mg2SiO4) إلى الفياليت (Fe2SiO4). و يمتلك المركبان هيكلاً بلوريًا متطابقًا ويشكلان محلولًا صلبًا بديلًا يمكن أن يتراوح بين 100٪ من المغنيسيوم (Mg) إلى 100٪ من الحديد (Fe) ، بما في ذلك جميع النسب بينهما ، مع خصائص فيزيائية تختلف بسلاسة من تلك الخاصة بالفورسترايت إلى تلك الموجودة في الفياليت fayalite.
و تعد المحاليل الصلبة لأشباه الموصلات ذات قيمة تكنولوجية كبيرة ، كما هو الحال في مزيج من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) مع فوسفيد الغاليوم (GaP) أو زرنيخيد الألومنيوم (AlAs) أو زرنيخيد الإنديوم (InAs). و يمكن ضبط خصائص هذه المحاليل الصلبة على القيم بين تلك المركبات النهائية عن طريق ضبط النسب النسبية للمركبات ؛ فمثلا يمكن تعيين فجوة النطاق لتركيبات InAs و GaAs في أي مكان بين قيمة InAs البحتة (0.36 إلكترون فولت [eV]) وقيمة GaAs البحتة (1.4 فولت) ، مع تغييرات مقابلة في المواد الكهربائية والبصرية الخصائص. هذا النوع من المرونة يجعل محلول أشباه الموصلات الصلبة مفيدة للغاية لمجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية والبصرية ، بما في ذلك الترانزستورات ، الخلايا الشمسية ، أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء ، الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) ، وأشعة ليزر أشباه الموصلات.

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

ماذا يعني الرمز TC الموجود على الدورق الحجمي و الرمز TD الموجود على الماصة؟

يمكن تقسيم الأدوات الزجاجية الحجمية إلى فئتين: تلك المصممة لاحتواء كمية محددة من السائل وتلك …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.