這些雜質(zhì)往往不只是一種,而是多種多樣的,它們在液體中不會很均勻地分布。它們的存在方式也是不同的,有的以溶質(zhì)方式,有的與其他原子形成某些化合物 (液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)的夾雜物)。下面先就一個最簡單的模型作一分析,假定液體中只存在一種雜質(zhì)原子。當金屬中存在第二種原子時 (如合金),情況就復(fù)雜多了。由于同種元素及不同元素之間的原子間結(jié)合力是不同的,結(jié)合力較強的原子容易聚集在一起,把別的原子排擠到別處。因此,在游動集團中有的A種原子多,有的B種原子多,即游動集團之間存在著成分不均勻性,稱為 “濃度起伏”。
因此,實際金屬和合金的液體結(jié)構(gòu)中存在著兩種起伏:一種是能
量起伏,表現(xiàn)為各個原子間能量的不同和各個原子集團間尺寸的不同;另一種是濃度起伏,
表現(xiàn)為各個原子集團之間成分的不同。
如果AB原子間的結(jié)合力較強,則足以在液體中形成新的化學(xué)鍵,在熱運動的作用下,
出現(xiàn)時而化合,時而分解的分子,也可稱為臨時的不穩(wěn)定化合物,或者在低溫時化合,在高
溫時分解。例如,硫在鐵液中高溫時可以wq溶解,而在較低溫度下則可能析出FeS。當
AB原子間或同類原子間結(jié)合非常強時,則可以形成比較強而穩(wěn)定的結(jié)合,在液體中就出現(xiàn)
新的固相 (如氧在鋁中形成Al2O3,氧與鐵中的硅形成SiO2 等)或氣相。
距離再縮短時,吸引力又逐漸減小,
到R=R0時,相互作用力等于零 (F=0),此時達到平衡,
R0 為平衡距離。當距離小于平衡距離R0 時,出現(xiàn)排斥力
(P>0),并隨距離的繼續(xù)縮短而迅速增大。作用力F是由
引力和斥力構(gòu)成的合力。吸引力是異性電荷間的庫侖引
力;排斥力是同性電荷之間的斥力和。兩個原子的相互作
用勢能W (R)的曲線如圖11(b)所示,可見在R=R0
時,對應(yīng)于能量的極小值,狀態(tài)穩(wěn)定。這說明,原子之間
傾向于保持一定的間距,這就是在一定條件下,金屬中的
原子具有一定排列的原因。