Określone wady

Jakie są określone wady?

Wady punktualne są niedoskonałościami lub nieprawidłowościami, które są prezentowane w krystalicznym retikulum stałego, i które odchylają krystaliczną strukturę jego doskonałego statusu. Mówi się, że nie mają wymiaru (0), ponieważ są tylko punktami krystalicznego retikulum; Ten punkt może być atomem, jonem, cząsteczką, klastrami itp.

Solidne w temperaturze 0 K (bezwzględne zero) wykazują doskonałe struktury, ponieważ teoretycznie jego elementy są unieruchomione, zamrożone. Jednak atomy są ledwo przesyłane, mówiąc, zaczynają wibrować, co wcześniej czy później kończy się na poruszaniu się poza odpowiadające im miejsca.

Reprezentacja różnych rodzajów określonych wad występujących w krystalicznych ciałach stałych. Źródło: Daniferi, CC By-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Zobaczmy górny obraz jako przykład. W uporządkowanej i doskonałej strukturze krystalicznej należy wyrównać wszystkie niebieskawe punkty. Jednak niektóre niebieskawe punkty mogą być nieobecne, co jest obserwowane przez obecność pustej przestrzeni lub wakatu.

Jeśli powstawanie wspomnianego wakatu jest spowodowane przemieszczeniem niebieskawego punktu jego oryginalnego miejsca, będziemy mieć kilka frenkel, jednego z głównych rodzajów istniejących wad określonych. Zmobilizowany niebieskawowy punkt jest teraz w pozycji śródmiąższowej (zielonej).

Z drugiej strony specyficzne wady mogą być również spowodowane substytucjami, albo większymi (fioletowymi) atomami lub mniejszymi (brązowymi) atomami (brązowe). Mówimy o wadach zastępczych, które odbywają się wiele razy, gdy zanieczyszczenia są celowo wprowadzane (DOPPED) w materiałach metali i ceramicznych.

Wady punktualne są niezbędne do zrozumienia innych wad rzutowanych w inne wymiary szklane.

Wewnętrzne wady specyficzne

Kiedy zawsze definiowana jest krystaliczna struktura, zawsze odbywa się to z idealności. Ale w naturze wady są nieuniknione, jakkolwiek są małe. Zatem ciała stałe mają naturalne predyspozycje do przedstawienia określonych wad w swoich strukturach, których interakcja i sumowanie wpływają lub modyfikują ich właściwości chemiczne i fizyczne. SAK, wady wewnętrzne, mają miejsce w „czystych” materiałach.

To naturalne predyspozycje wynika z czynników termodynamicznych i kinetycznych. Wprowadzenie wad zwiększa entropię substancji stałego, co z kolei wzrasta wraz z temperaturą. Następnie w określonej temperaturze każda substancja stała będzie miała stan z minimalną konfiguracją określonych wad.

Wraz ze wzrostem temperatury będzie jeszcze więcej wad, mając maksymalną możliwą ilość w pobliżu temperatury topnienia. Wszystko to ma sens, jeśli uważa się, że w przypadku wyższych wibracji termicznych większe będą szanse, że atomy porzucają odpowiednie pozycje siatkowe.

Wady zewnętrzne

W przeciwieństwie do wewnętrznych wad specyficznych, zewnętrzne występują z powodu włączenia zanieczyszczeń. Żadne stałe w naturze nie jest w 100% czyste, więc tego rodzaju wady zawsze się objawią, oprócz wewnętrznych.

Może ci służyć: kwas glukonowy: struktura, właściwości, synteza, zastosowania

Pobierają jednak wyjątkowe znaczenie i odsetki, gdy zanieczyszczenia są celowo dodawane w ilościach domyślnych; Mówimy o głupich materiałach.

W zależności od charakterystyki dopuszu i wybranego materiału, defekty są włączone do ciała stałego w sposób premedytowany, co ma wpływ na jego właściwości chemiczne i fizyczne. Tak jest w przypadku sformułowania półprzewodnika, na przykład GAAS.

Z drugiej strony, zewnętrzne wady specyficzne odnoszą się również do tych, którzy modyfikują skład materiałów lub ciał stałych. To znaczy tracą swoją stechiometrię, aby stać.

Punktualne wady metalowe

W metalach mamy kryształy, które w zasadzie brakuje ładunków elektrycznych; Oznacza to, że nie ma kationów ani anionów, ale tylko metalowe atomy neutralne. Tak więc wady, które mogłyby być w metalach, nie wpłynęłyby na ich neutralność, więc żaden mechanizm nie miałby mechanizmu, który kompensuje takie wady.

Wewnętrzne wady specyficzne w kryształach hipotetycznego metalu. Źródło: Gabriel Bolívar.

Na powyższym zdjęciu mamy doskonały kryształ i dwa inne z defektami. Atomy mogą znajdować się w pozycjach śródmiąższowych, które zaburzają pozycje sąsiednich atomów i są znane jako wada samokontroli (poniżej w środku). Tymczasem niektóre atomy są w stanie porzucić odpowiednie miejsca krystalicznego układu w celu generowania wolnych miejsc pracy (po prawej).

Dlatego w czystych metalach możliwe jest istnienie wewnętrznych wad wolnych miejsc pracy i samokontroli. Im bardziej wakat, gęstość substancji maleje; fakt, że jest to zgodne ze wzrostem liczby wad z temperaturą.

Kiedy podaje się metal z atomami innego elementu, powodują substytucje lub starają się umieścić się w szczelinach. W takich przypadkach gęstość metalu wzrasta do maksymalnej wartości, z której zaczyna się drastycznie spadać.

Specyficzne wady w strukturach krystalicznych

W strukturach krystalicznych, pokrywając inne stałe oprócz wyżej wymienionych metali, mamy dwa główne typy określonych wad: frenkel i Schottky. Oba mogą wystąpić w tych samych obszarach kryształu, a także całkiem możliwe, że są one obecne wraz z wadami wolnymi lub zawodami śródmiąższowymi.

Kiedy mówimy o sole, tlenkach, siarczanach itp., Będą kationy i aniony, które definiują kryształ dla jego interakcji elektrostatycznych. Dlatego jeśli wyeliminujemy kation, ujemne obciążenia anionów dominują, a szkło zostanie naładowane ujemnie. Nie można to wystąpić, ponieważ naruszyłoby zasadę elektrooneTralności.

Zatem wady tego rodzaju kryształów wytwarzają ładunki elektryczne, które za pomocą mechanizmu należy ponownie dopasować. Jednak wady Frenkel i Schottky'ego nie wywołują braku równowagi ładunków elektrycznych.

Może ci służyć: punkt równoważności

Frenkel

Reprezentacja wady punktualnej Frenkela. Źródło: Gabriel Bolívar.

Farm -Ran -Time Frenkel, na cześć Yakova Frenkel, punkt siatkowy pozostawia swoją pierwotną pozycję do zakończenia w śródmiąższu. Oznacza to, że atom, cząsteczka lub jon przechodzą do pozycji śródmiąższowej, pozostawiając wakat.

Zobacz przykład powyższego obrazu. Po lewej stronie mamy idealny kryształ złożony z dwóch jonów: jednego zieleni, które ornie ordynarne do anionu (bardziej nieporęczne) i fioletowy, który staje się kationem (mniejszym).

Kiedy jeden z fioletowych kationów pozostawia swoją pozycję krystalicznego układu, pozostawia wakat. Uwaga po lewej stronie kierunek, do którego wskazuje czarna strzałka, wskazując, że kation znajduje się teraz w śródmiąższu.

Ponieważ wada Frenkela składa się z przemieszczeń kationowych (lub anionów), szkło pozostaje neutralne. Ponadto skład szkła pozostaje stał.

Schottky

Reprezentacja wady Schottky. Źródło: Gabriel Bolívar.

W konkretnym typie Schoottky mamy dwa jednoczesne wolne miejsca: jeden odpowiadający kationowi, a drugi odpowiadający anionowi. Na przykład nie chodzi o kation, aby brinować pozycję śródmiąższową, ale że „znika”, towarzyszy anion (po prawej stronie górnego obrazu).

Ponownie, gdy utworzone są jednocześnie dwie wolne miejsca, kationowy (który będzie zachowywał się jak anion) i anionowy (który będzie zachowywał się jak kation), skład kryształu pozostaje niezmieniony. Jest to tak długo, jak mówi ten rodzaj wady, a nie arbitralne wakaty spowodowane przez czynniki zewnętrzne lub wewnętrzne.

Spośród wszystkich powyższych stwierdza się, że wady Frenkel i Shottky są wewnętrznymi wadami stechiometrycznymi, ponieważ nie zmieniają składu ani stechiometrii ciał stałych.

Wady punktualne w materiałach ceramicznych

Ceramika to materiały, których charakter jonowy jest bardzo oscylujący. Niektórzy przedstawiają wyraźny charakter kowalencyjny, jak w przypadku krzemionki, Sio₂, lub z aluminiowym nituro, ALN.

Dlatego musimy rozważyć dwa inne rodzaje konkretnych wad, które mogą wystąpić jako produkt kowalencyjnego charakteru ceramiki: antysyt i nie zaprzestany ogniwo.

Antisitium

Jak sama nazwa wskazuje, to wada występuje, gdy dwa atomy zmieniają ich miejsce, będąc w pozycji sprzecznych z oryginalnym retikulum krystalicznym. Na przykład w SIC może się zdarzyć, że istnieje C-C lub Si-jeśli, gdzie nie powinno. Ten rodzaj wady punktualnej jest również bardzo powszechny w stopach:

Może ci służyć: aluminiowy fosfuro (AIP): struktura, właściwości, zastosowania, ryzyko Punktualny wada antysitalia w stopie AU-CU. Źródło: Gabriel Bolívar.

Zauważ, że atomy miedzi i złota w stopie Au-How są neutralne. Bez względu na to, jak się poruszają, neutralność szkła nie jest zakłócona. Dlatego dwa atomy zmieniają miejsce w szkle, jak po prawej stronie obrazu powyżej, nie wpływa to na neutralność stopu.

W ceramice, które mają więcej niż jeden kation, takich jak spinery, dwa kationów o równych wartościach mogą wymieniać miejsce (na przykład³⁺ i cr³⁺) bez nierównowagi ładunków elektrycznych.

Nienasycony link

Nienasycony link (wiszące wiązanie w języku angielskim) przerywa porządek w kryształach cewek cewek, ponieważ atom, który tworzy link, jest nieobecny, pozostawiając kilka darmowych elektronów.

W ceramice podano nie tylko wady antytowego i niecasyconego łącza, ale także wszystkie wady wewnętrzne i zewnętrzne, więc złożone jest analiza ich prawdziwych, a nie doskonałych struktur.

Przykłady określonych wad

W całym artykule wspomniano niektóre przykłady materiałów i ich konkretnych wad. Następnie i na koniec zostaną wymienione inne materiały, któremu towarzyszy rodzaj wady, którą zwykle przedstawiają.

Halogenki srebrne

Halogenki srebra, takie jak AGCL lub AGBR, prezentują wady Frenkel, w których agacja⁺ Przesuwa się do pozycji śródmiąższowych.

Alkaliczne halluros

Halogenki alkaliczne, takie jak NaCl, manifestują wady Schottky'ego, których wakaty anionowe są wypełnione elektronami, gdy ich kryształy są ogrzewane w obecności sodu lub metalicznych oparów potasowych.

Dwutlenek Torio

W tho₂ Kation th⁴⁺ jest bardziej nieporęczne niż anion lub^2-. Dlatego ten tlenek ma wadę frenkel tam, gdzie jest o^2- który przenosi się do pozycji śródmiąższowych.

Paladio Sponge

Palad jest w stanie wchłonąć wodór, zachowując się jak gąbka, która zachowuje je w pozycjach śródmiąższowych ich kryształów.

Stale

Podobnie, jak to się dzieje między paladem i wodorem, żelazo może włączać atomy węgla do swoich szczelin, co powoduje tworzenie stali.

Stopy tytanu

Wada punktualna zastępcza, chociaż nie została wyjaśniona jako inne wady, jest niczym więcej niż wymianą jednego atomu dla drugiego, który pęka z kolejnością ustanowioną przez kryształ.

Zatem na przykład atomy kryształu tytanu można zastąpić innymi atomami (metalicznymi), aby spowodować rodzinę stopów tytanowych.

Bibliografia

1. Barry Carter i m. Grant Norton. (2007). Nauka i inżynieria materiałów ceramicznych. Skoczek.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
3. B.S.H. Royce. (S.F.). Wady punktowe. Odzyskane z: Princeton.Edu
4. Wikipedia. (2020). Wada krystalograficzna. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. Nayak, s.K., Hung, c.J., Sharma, v. i in. (2018). Wgląd w wady i zanieczyszczenia w tytanie z pierwszych zasad.Komputer NPJ MA 4.11. doi.Org/10.1038/S41524-018-0068-9
6. Byju's. (2020). Wady punktowe. Odzyskane z: Byjus.com