Špecifické chyby

Aké sú špecifické chyby?

Presné defekty sú nedokonalosti alebo nepravidelnosti, ktoré sú prezentované v kryštalickom retikule tuhej látky a ktoré odchyľujú kryštalickú štruktúru svojho dokonalého stavu. Hovorí sa, že nemajú žiadny rozmer (0), pretože sú iba bodmi kryštalického retikula; Tento bod môže byť atóm, ión, molekula, zhluky atď.

Tuhé látky pri teplote 0 K (absolútna nula) vykazujú dokonalé štruktúry, pretože teoreticky sú jej zložky imobilizované, zmrazené. Atómy sú však sotva nahrané, povedzme, že začínajú vibrovať, čo skôr alebo neskôr skončí pohybom mimo ich príslušných miest.

Reprezentácia rôznych typov špecifických defektov nachádzajúcich sa v kryštalických tuhých látkach. Zdroj: Daniferi, CC BY-SA 3.0, cez Wikimedia Commons

Pozrime sa ako príklad horného obrázka. V usporiadanej a dokonalej kryštalickej štruktúre by sa všetky moderné body mali zarovnať. Niektoré z moderných bodov však môžu chýbať, čo je pozorované prítomnosťou prázdneho priestoru alebo neobsadeniu.

Ak je tvorba uvedeného neobsadeného pracovného miesta spôsobená posunutím modrej bodu jeho pôvodného webu, budeme mať pár Frenkel, jeden z hlavných typov špecifických defektov, ktoré existujú. Mobilizovaný modrý bod je teraz v intersticiálnej (zelenej) polohe.

Na druhej strane, špecifické defekty môžu byť tiež spôsobené substitúciami, buď väčšími (fialovými) atómami, alebo menšími (hnedými) atómami (hnedými). Hovoríme o substitučných špecifických defektoch, ktoré sa konajú mnohokrát, keď sa zavedú nečistoty zámerne (dopované) v kovových a keramických materiáloch.

Presné defekty sú nevyhnutné na pochopenie ďalších defektov, ktoré sú premietané v iných sklenených rozmeroch.

Vnútorné špecifické defekty

Keď je kryštalická štruktúra vždy definovaná, vždy sa robí z idenosti. Ale v podstate sú chyby nevyhnutné, hoci sú malé. Pevné látky majú teda prirodzenú predispozíciu na predstavenie špecifických defektov vo svojich štruktúrach, ktorých interakcia a sumarizácia ovplyvňujú alebo modifikujú svoje chemické a fyzikálne vlastnosti. Takenované vnútorné špecifické defekty sa uskutočňujú v „čistých“ materiáloch.

Táto prírodná predispozícia je spôsobená termodynamickými a kinetickými faktormi. Zavedenie defektov zvyšuje entropiu tuhej látky, ktorá sa zase zvyšuje s teplotou. Potom pri určitej teplote bude mať každá tuhá látka stav s minimálnou konfiguráciou špecifických defektov.

Keď sa teplota zvyšuje, bude ešte viac defektov, bude mať maximálne možné množstvo v blízkosti bodu topenia. To všetko dáva zmysel, ak sa predpokladá, že na vyššie tepelné vibrácie budú väčšie šance, že atómy opustia svoje príslušné retikulárne polohy.

Vonkajšie defekty

Na rozdiel od vnútorných špecifických defektov sa vyskytujú vonkajšie defekty v dôsledku začlenenia nečistôt. Žiadna tuhá povaha nie je 100% čistá, takže tieto typy defektov sa vždy prejavia, okrem vnútorného.

Môže vám slúžiť: kyselina glukónová: Štruktúra, vlastnosti, syntéza, použitie

Účtujú však jedinečný význam a záujem, keď sú nečistoty úmyselne pridané do predvolených množstiev; Hovoríme o materiáli hlúpe.

V závislosti od charakteristík dopontu a vybraného materiálu sa defekty začleňujú do pevnej látky premysleným spôsobom, ktorý má vplyv na jeho chemické a fyzikálne vlastnosti. To je prípad polovodičovej formulácie, napríklad Gaas.

Na druhej strane, vonkajšie špecifické defekty tiež narážajú na tých, ktorí modifikujú zloženie materiálov alebo tuhých látok. To znamená, že strácajú svoju stechiometriu, aby sa stali ne -stoichiometrickými tuhými látkami.

Presné kovové chyby

V kovoch máme kryštály, ktoré v zásade nemajú elektrické náboje; to znamená, že nie sú prítomné žiadne katióny ani anióny, ale iba kovové neutrálne atómy. Defekty, ktoré by mohli byť v kovoch, by neovplyvnili ich neutralitu, takže žiadny mechanizmus by nemal žiadny mechanizmus, ktorý by kompenzoval takéto defekty.

Vnútorné špecifické defekty v kryštáloch hypotetického kovu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Na obrázku vyššie máme dokonalý kryštál a dva ďalšie s defektmi. Atómy môžu byť umiestnené v intersticiálnych pozíciách, ktoré narúšajú pozície susedných atómov a sú známe ako sebestačný defekt (dole v strede). Medzitým sú niektoré atómy schopné opustiť svoje príslušné miesta kryštalického usporiadania na vytváranie voľných pracovných miest (vpravo).

Preto je možné v čistom kovoch existencia vnútorných defektov voľných pracovných miest a samostatných intersticiálov. Čím viac neobsadeného pracovného miesta sa znižuje hustota látky; skutočnosť, ktorá je v súlade so zvýšením počtu defektov s teplotou.

Na druhej strane, kov s atómami iného prvku, spôsobujú substitúcie alebo sa snažia umiestniť sa do medzier. V takýchto prípadoch sa hustota kovu zvyšuje na maximálnu hodnotu, z ktorej začína drasticky klesať.

Špecifické defekty v kryštalických štruktúrach

V kryštalických štruktúrach, ktoré pokrývajú ďalšie tuhé látky, okrem vyššie uvedených kovov máme dva hlavné typy špecifických defektov: tie z Frenkel a Schottky. Obidve sa môžu vyskytnúť v rovnakých oblastiach kryštálu a je tiež možné, že sú prítomné spolu s defektmi voľných pracovných miest alebo intersticiálnymi povolaniami.

Keď hovoríme o soli, oxidoch, sulfátoch atď., Budú existovať katióny a anióny, ktoré definujú kryštál pre jeho elektrostatické interakcie. Preto, ak eliminujeme katión, prevezme záporné zaťaženie aniónov a sklo bude negatívne nabité. Toto nie je možné nastať, pretože by to porušilo zásadu elektroneutrality.

Defekty v tomto type kryštálov generujú elektrické náboje, ktoré sa pomocou mechanizmu musia znova porovnávať. Defekty Frenkel a Schottky však nevyrábajú túto nevyváženosť elektrických nábojov.

Môže vám slúžiť: bod rovnocennosti

Húb

Frenkelova presná defektná reprezentácia. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Farm -ran -time Frenkel, na počesť Yakov Frenkel, sietnicový bod ponecháva svoju pôvodnú pozíciu na končenie v interstícii. To znamená, že atóm, molekula alebo ión presunú do intersticiálnej polohy, ktorá zanecháva neobsadené miesto.

Pozri príklad vyššie uvedeného obrázka. Na ľavej strane máme dokonalý kryštál zložený z dvoch iónov: jeden zelený, ktorý ordinácia aniónu (objemnejší) a fialová, ktorá sa stáva katiónom (menším).

Keď jeden z fialových katiónov opúšťa svoju polohu kryštalického usporiadania, zanecháva neobsadené miesto za. Poznámka vľavo smer, na ktoré boduje čierna šípka, poukazuje na to, že katión sa teraz nachádza v interstícii.

Pretože defekt Frenkel pozostáva z katiónových posunov (alebo aniónov), sklo zostáva neutrálne. Zloženie skla zostáva konštantné, pretože v retikule sa ióny menia pozície: neopúšťajú ho ani iní k nemu nepridávajú.

Šokovaný

Zastúpenie Schottskej chyby. Zdroj: Gabriel Bolívar.

V konkrétnom type Schoottky máme dve súčasné voľné pracovné miesta: jeden zodpovedajúci katiónu a druhý zodpovedajúci aniónu. Napríklad nejde o katión, aby sa brinque stal intersticiálnou polohou, ale že „zmizne“ sprevádzaný anión (vpravo od horného obrázka).

Opäť, keď sa súčasne vytvoria dve voľné pracovné miesta. Je to tak dlho, ako sa hovorí o tomto type defektu, a nie svojvoľné voľné pracovné miesta spôsobené vonkajšími alebo vnútornými agentmi.

Z toho vyššie uvedeného sa dospelo k záveru, že defekty Frenkel a Shottky sú vnútornými stechiometrickými defektmi, pretože nezmenia kompozíciu alebo stechiometriu tuhých látok.

Presné chyby v keramických materiáloch

Keramika sú materiály, ktorých iónový charakter je veľmi oscilujúci. Niektorí predstavujú výrazný kovalentný charakter, rovnako ako u oxidu kremičitého, Sio₂, alebo s hliníkovým nituro, Aln.

Preto musíme brať do úvahy dva ďalšie typy špecifických defektov, ktoré sa môžu vyskytnúť ako produkt kovalentnej povahy keramiky: antisitium a non -posturované spojenie.

Antisitium

Ako už názov napovedá, je to defekt, ktorý sa vyskytuje, keď dva atómy menia svoje stránky, pričom sú v rozpore s postavením pôvodného kryštalického retikula. Napríklad v SIC sa môže stať, že existuje C-C alebo SI-IF, kde by nemalo. Tento typ presnej chyby je tiež veľmi bežný v zliatinách:

Môže vám slúžiť: hliníkový fosfuro (AIP): štruktúra, vlastnosti, použitia, riziká Presný defekt antisitium v ​​zliatine Au-Cu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Všimnite si, že meď a atómy zlata v zliatine Au-how sú neutrálne. Bez ohľadu na to, ako sa pohybujú, neutralita skla nie je narušená. Preto obidva atómy menia miesto v skle, ako vpravo od vyššie uvedeného obrázka, neovplyvňuje neutralitu zliatiny.

V keramike, ktoré majú viac ako jeden katión, ako sú spinery, si môžu vymeniť miesto s rovnakou valenciou (napríklad³⁺ a cr³⁺) bez nerovnováhy elektrických nábojov.

Nonstuovaný odkaz

Nepočetované spojenie (visiace puto v angličtine) prerušuje poradie v kryštáloch kovalentnej keramiky, pretože atóm, ktorý tvorí odkaz, chýba, a zanecháva niekoľko voľných elektrónov.

V keramike sú uvedené nielen defekty anti -itium a non -posturovaného spojenia, ale aj všetky vnútorné a vonkajšie defekty, takže je zložité analyzovať ich skutočné, nie dokonalé štruktúry.

Príklady špecifických defektov

V celom článku boli uvedené niektoré príklady materiálov a ich špecifické chyby. Ďalej, a nakoniec, budú uvedené ďalšie materiály, sprevádzané typom defektu, ktorý zvyčajne prezentujú.

Halogenidy striebra

Halogenidy striebra, ako je AGCL alebo AGBR, predstavujú defekty Frenkel, kde je katión⁺ Sa presúva do intersticiálnych pozícií.

Alkalické halurózy

Alkalické halogenidy, ako napríklad NaCl, zjavujú defekty Schottky, ktorých aniónové voľné pracovné miesta sú plné elektrónov, keď sú ich kryštály zahrievané v prítomnosti sodíka alebo kovového draslíka.

Oxid torio

Tho₂ Katión th⁴⁺ je objemnejší ako anión alebo^2-. Preto má tento oxid defekt Frenkel, kde je o^2- Kto sa presúva do intersticiálnych pozícií.

Paladio špongia

Paladium je schopný absorbovať vodík a správa sa ako špongia, ktorá ich zachováva v intersticiálnych polohách ich kryštálov.

Oceľové ocele

Podobne, ako sa deje medzi paladium a vodíkom.

Zliatiny titánu

Substitučná presná chyba, hoci nebola vysvetlená ako ostatné defekty, nie je ničím iným ako nahradením jedného atómu za druhého, ktorý sa zlomí s poriadkom stanoveným kryštálom.

Napríklad atómy titánového kryštálu môžu byť nahradené inými atómami (kovovými), aby spôsobili rodinu zliatiny titánu.

Odkazy

1. Barry Carter & M. Udeliť Norton. (2007). Veda a inžinierstvo keramických materiálov. Prubár.
2. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
3. B.Siež.H. Royce. (s.F.). Defekty bodov. Získané z: Princeton.Edu
4. Wikipedia. (2020). Kryštalografická chyba. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
5. Nayak, s.Klimatizovať., Zavesený, c.J., Sharma, V. a kol. (2018). Pohľad na bodové defekty a nečistoty v titáne z prvých zásad.Počítač NPJ MA 4.11. doi.org/10.1038/S41524-018-0068-9
6. Byju's. (2020). Defekty bodov. Získané z: Byjus.com