قواعد هيوم-روثري

قواعد هيوم-روثري هي مجموعة من القواعد الأساسية التي تصف الظروف التي يمكن في ظلها أن يذوب عنصر ما في معدن ، مكونًا محلولًا صلبًا . سُميت هذه القواعد نسبةً إلى عالم المعادن ويليام هيوم-روثري ، الذي وضعها في عام 1926. ^{[ 1 ]} وهناك مجموعتان من القواعد؛ إحداهما تتعلق بالمحاليل الصلبة الاستبدالية، والأخرى تتعلق بالمحاليل الصلبة البينية .

بالنسبة للمحاليل الصلبة الاستبدالية، تكون قواعد هيوم-روثري كما يلي:

1. يجب ألا يزيد الفرق بين نصف القطر الذري للمذاب والمذيب عن 15٪: ^{[ 2 ]}

   ${\displaystyle \%{\text{ difference}}=\left({\frac {r_{\text{solute}}-r_{\text{solvent}}}{r_{\text{solvent}}}}\right)\times 100\%\leq 15\%.}$

2. يجب أن تكون البنية البلورية للمذاب والمذيب متشابهة.
3. تتحقق الذوبانية الكاملة عندما يكون للمذيب والمذاب نفس التكافؤ . ^{[ 3 ]} يميل المعدن إلى إذابة معدن ذي تكافؤ أعلى، أكثر من العكس. ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ]}
4. يجب أن يكون للمذاب والمذيب كهرسلبية متقاربة . إذا كان فرق الكهرسلبية كبيرًا جدًا، فإن الفلزات تميل إلى تكوين مركبات بين فلزية بدلًا من محاليل صلبة.

بالنسبة للمحاليل الصلبة البينية ، فإن قواعد هيوم-روثري هي:

1. ينبغي أن يكون نصف قطر ذرات المذاب أصغر من 59% من نصف قطر ذرات المذيب. ^{[ 6 ] [ 7 ]}
2. ينبغي أن يكون للمذاب والمذيب كهرسلبية متشابهة . ^{[ 8 ]}
3. عامل التكافؤ: يجب أن يكون للعنصرين نفس التكافؤ. كلما زاد الفرق في التكافؤ بين ذرات المذاب والمذيب، انخفضت الذوبانية.

تقتصر قواعد هيوم-روثري أساسًا على الأنظمة الثنائية التي تُشكّل محاليل صلبة استبدالية أو بينية. مع ذلك، يُحدّ هذا النهج من تقييم السبائك المتقدمة التي غالبًا ما تكون أنظمة متعددة المكونات. تُقدّم مخططات الطاقة الحرة (أو مخططات الطور ) معرفة معمقة بقيود التوازن في الأنظمة المعقدة. في جوهرها، تستند قواعد هيوم-روثري ( وقواعد باولينغ ) إلى قيود هندسية. وينطبق الأمر نفسه على التطورات الجارية على قواعد هيوم-روثري، حيث تُعتبر معيارًا حرجًا للتلامس يُمكن وصفه بمخططات فورونوي . ^{[ 9 ]} قد يُسهّل هذا توليد مخططات الطور النظرية للأنظمة متعددة المكونات.

بالنسبة للسبائك التي تحتوي على عناصر فلزية انتقالية، ثمة صعوبة في تفسير قاعدة هيوم-روثري لتركيز الإلكترونات، إذ أن قيم e/a (عدد الإلكترونات المتنقلة لكل ذرة) للفلزات الانتقالية كانت موضع جدل لفترة طويلة، ولم تظهر حلول مرضية حتى الآن. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

• كالفاد
• إنثالبي الخلط
• طاقة جيبس
• مخطط الطور

• بهاديشيا، HKDH "حلول صلبة: قواعد هيوم-روثري" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-11-2007 .
• ميزوتاني، أويتشيرو (2010). قواعد هيوم-روثري لأطوار السبائك المعقدة بنيويًا . تايلور وفرانسيس. ISBN 978-1-4200-9058-1.