[科普中国]-双重取代

许多过渡金属离子存在一种以上的价态，其化合物往往是非化学计量的，可以在一定组成范围内存在，因此，彼此容易形成固溶体。双重取代是固溶体中的概念，是指在固溶体中有两种元素被同时取代的现象。例如，在人造橄榄石Mg2SiO4中，Mg2+可以被Fe2+取代，同时Si4+被Ge4+取代，从而得到新的固溶体。钙长石与钠长石形成全组成范围的固溶体；为了保持电中性，要求Na取代Ca、Si取代Al两种取代同时发生，并且取代到相同的程度1。

概述液体中有纯净液体和含有溶质的液体之分，固体中也有纯晶体和含有外来杂质原子的固体溶液之分。我们把含有外来杂质原子的晶体称为固体溶液，简称固溶体。为了便于理解，可以把原有的晶体看做溶剂，把外来原子看做溶质，这样可以把生成固溶体的过程，看成是个溶解过程。如果原始晶体为AC和BC，生成固溶体之后，化学式可以写成(AxBy)C1。

类型两种固体物质的质点在晶体格子中互相取代而不破坏其结构所形成的固溶体。又可分为同价离子的取代和异价离子的取代。例如，偏硅酸盐MgO ·SiO2晶体中的Mg可被Fe、Ca等取代形成固溶体，就是同价离子的取代。钠长石一钙长石（Na[AlSi3O3]—Ca[Al2Si2O3]）形成的固溶体，则是离子的复取代Na+Si⇌Ca+Al，一价Na与二价Ca取代，四价的Si与三价的Al取代，取代的离子电价不同，但取代后的总电价是相等的，这就是异价取代。取代固溶体又称取代固溶体。溶质质点取代溶剂晶格中的部分质点而成的固溶体。通常两物质的化学式相似、离子半径相近、结构相同时才能形成。

固相溶剂中部分质点被溶质质点取代而成的固态溶液。通常两物质结构类型相同，价数相同，化学性质相似，取代质点大小相似时易于形成取代固溶体。按取代程度可分为连续固溶体和有限固溶体两类。形成无限固溶体时质点大小（离子半径大小）之差一般