সাবস্টিটিউশনাল সলিড সলিউশন (Substitutional Solid Solutions)

দুটি উপাদান দ্বারা গঠিত বিকল্পের কঠিন সমাধানগুলিতে, দ্রাবক পরমাণুগুলি একটি স্ফটিক জালায় প্যারেন্ট দ্রাবক পরমাণুর পরিবর্তে হতে পারে। প্যারেন্ট উপাদান বা দ্রাবকের স্ফটিক কাঠামো অপরিবর্তিত তবে দ্রাবক পরমাণুর উপস্থিতি দ্বারা জালটি বিকৃত হতে পারে, বিশেষত দ্রবীভূত এবং দ্রাবক পরমাণুর পারমাণবিক ব্যাসের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য থাকলে।একটি উপাদানের পরমাণুর ভগ্নাংশ যা অন্য একটিতে দ্রবীভূত হতে পারে পারমাণবিক শতাংশের ভগ্নাংশ থেকে 100 শতাংশ পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। নিম্নলিখিত শর্তাবলী অন্য একটি উপাদানের ব্যাপক কঠিন দ্রবণীয়তার জন্য অনুকূল:

1.       1. উপাদানগুলির পরমাণুর ব্যাসগুলি প্রায় 15 শতাংশের বেশি দ্বারা পৃথক হওয়া উচিত নয়।

2.      2.  দুটি উপাদানের স্ফটিক স্ট্রাকচার অবশ্যই একই হতে হবে।

3.    3.   দুটি উপাদানের বৈদ্যুতিনগতিতে কোনও প্রশংসনীয় পার্থক্য হওয়া উচিত না যাতে যৌগিক গঠন না হয়।

4.    4.   দুটি উপাদানের একই ভারসাম্য থাকা উচিত।

শক্ত সমাধান তৈরির দুটি উপাদানের পারমাণবিক ব্যাস যদি পৃথক হয় তবে স্ফটিক জালিক্যের বিকৃতি ঘটবে। যেহেতু পারমাণবিক জালাগুলি কেবল সীমিত পরিমাণে সংকোচন বা প্রসারকে বজায় রাখতে পারে তাই পারমাণবিক ব্যাসের পার্থক্যের একটি সীমা রয়েছে যা পরমাণুগুলি একই ধরণের স্ফটিক কাঠামোর সাথে একটি কঠিন সমাধান বজায় রাখতে পারে এবং এখনও বজায় রাখতে পারে। যখন পারমাণবিক ব্যাসের পরিমাণ প্রায় 15 শতাংশের বেশি হয়, তখন "আকারের গুণক" বিস্তৃত কঠিন দ্রবণীয়তার পক্ষে প্রতিকূল হয়।দ্রাবক এবং দ্রাবক পরমাণুর যদি একই স্ফটিক কাঠামো থাকে, তবে বিস্তৃত কঠিন দ্রবণীয়তা অনুকূল  দুটি উপাদানের অবশ্যই একই স্ফটিক কাঠামো থাকতে হবে। এছাড়াও, দুটি সমাধানের শক্ত সমাধানগুলির বৈদ্যুতিনগতিতে খুব বেশি পার্থক্য থাকতে পারে না অন্যথায় উচ্চ বৈদ্যুতিন উপাদান ইলেক্ট্রন হারাবে, উচ্চ বৈদ্যুতিন উপাদান ইলেক্ট্রন অর্জন করবে এবং যৌগিক গঠনের ফলস্বরূপ হবে।অবশেষে, দুটি শক্ত উপাদানগুলির একই ভারসাম্য থাকলে, কঠিন দ্রবণীয়তার পক্ষে হবে। যদি অণুগুলির মধ্যে ইলেকট্রনের সংকট থাকে তবে তাদের মধ্যে বাইন্ডিং আপসেট হয়ে যায়, ফলস্বরূপ কঠিন দ্রবণীয়তার পক্ষে প্রতিকূল পরিস্থিতি তৈরি হয়।