Reguła Hume’a-Rothery’ego

Reguła Hume’a-Rothery’ego – zbiór podstawowych reguł określających warunki, w których pierwiastek może rozpuścić się w metalach tworzących roztwory stałe. Istnieją dwa główne podziały reguł odnoszące się do roztworów stałych substytucyjnych oraz międzywęzłowych. Twórcą reguł jest brytyjski metalurg William Hume-Rothery (1899–1968).

Roztwory stałe substytucyjne

• Promienie atomowe substancji rozpuszczanej $r_{\mathrm {s} }$ i rozpuszczalnika $r_{\mathrm {r} }$ mogą maksymalnie różnić się o 15%:

$M=\left({\frac {r_{\mathrm {s} }-r_{\mathrm {r} }}{r_{\mathrm {r} }}}\right)\cdot 100\%\leqslant 15\%,$

gdzie: $M$ – współczynnik wielkości promienia atomowego; parametr charakteryzujący różnicę wielkości promieni atomowych substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika [%]

Składki tworzą roztwór ciągły (o dowolnym wzajemnym stężeniu), jeśli $M$ jest mniejszy od 8%. Gdy $M$ jest większy od 15% tworzy się roztwór graniczny, o stężeniu zwykle mniejszym od 1%.

• Dla pełnej rozpuszczalności struktury krystaliczne substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika muszą być takie same. W przeciwnym razie mogą powstawać tylko roztwory graniczne.

• Pełna rozpuszczalność występuje, gdy wartościowości substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika są takie same. Metale o wyższej wartościowości lepiej rozpuszczają się w metalach o niższej wartościowości.

• Elektroujemność substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika powinna być zbliżona. W przypadku dużych różnic częściej będą tworzyć się związki międzymetaliczne.

Roztwory stałe międzywęzłowe

• atomy substancji rozpuszczanej muszą być mniejsze od luki w sieci krystalicznej rozpuszczalnika
• substancja rozpuszczana i rozpuszczalnik powinny charakteryzować się taką samą elektroujemnością.

Bibliografia

• Mizutani U.: Hume-Rothery Rules for Structurally Complex Alloy Phases. Taylor & Francis, 2010. ISBN 978-1-4200-9058-1. Brak numerów stron w książce