结构推理 Ni和Cu可以形成无限固溶体,而Zn在Cu中只能形成有限固溶体,这是为什么?已知Cu的原子半径为0.128nm,Ni的原子半径为0.125nm,Zn的原子半径为0.137nm。
【正确答案】Ni和Zn在Cu中都是形成置换固溶体。影响置换固溶体溶解度的主要因素有:原子尺寸、晶体结构、负电性和电子浓度。
   Ni和Cu可以形成无限固溶体的原因:①Ni和Cu都是面心立方结构,晶体结构相同。②以一价Cu为溶剂的固溶体有一极限电子浓度,其值为1.36左右;Ni是过渡族金属,d层电子未被填满,形成合金时既可失去电子,又可获得电子,原子价难以确定,故原子价视为零;无论Ni溶解多少,固溶体的电子浓度始终不会超过极限电子浓度值。③Ni与Cu的原子尺寸差别、负电性差都不大。
   Zn与Cu的原子尺寸差别、负电性差也不大,但Zn在cu中只能形成有限固溶体,其主要原因是:①Zn为密排六方结构,与Cu的晶体结构不同。②Zn的原子价为两价,当Zn溶解在Cu中的量增加到一定程度时,固溶体的电子浓度就会达到极限电子浓度值,不能再继续溶解。若继续增加Zn的量超过极限电子浓度时,只能形成新相。所以Zn在Cu中只能形成有限固溶体。
【答案解析】