Τύποι ελαττωμάτων στο στερεό

Στα στερεά, η κρυσταλλική διάταξη είναι σε συμμετρικό σχέδιο και ονομάζεται ατέλεια ή ελάττωμα στα στερεά. Για το σχηματισμό κρυσταλλικών διεργασιών, συμβαίνουν ελαττώματα. Τα ελαττώματα συμβαίνουν με πολύ γρήγορο τρόπο, επειδή τα σωματίδια είναι στενά συσκευασμένα σε ένα στερεό που δεν αναδιατάσσονται μόνα τους. Μικροί κρύσταλλοι τοποθετημένοι μεταξύ τους σχηματίζουν ένα στερεό.

Ατέλεια κρυστάλλου:-

Οι απόλυτοι κρύσταλλοι σχηματίζονται μόνο σε θερμοκρασία 0K και άλλοι κρύσταλλοι δεν είναι απόλυτοι. Το κρυσταλλικό ελάττωμα μπορεί να οριστεί ως η απόσυρση μιγαδικής τάξης και περιοδικής διάταξης σωματιδίων στο κρυσταλλικό πλέγμα.

Αιτία κρυσταλλικού ελαττώματος:- 

Το κρυσταλλικό ελάττωμα λαμβάνει χώρα στους ακόλουθους παράγοντες- 

• Κενές θέσεις δικτυωτού πλέγματος
• Σε ένα πλέγμα, διαταραχή σωματιδίων.
• Μια μη στοιχειομετρική ποσότητα ιόντων.
• Ακαθαρσίες πλέγματος.

Τύποι ελαττωμάτων σε στερεά:- 

Ταξινομούνται κυρίως σε δύο τύπους- 

• Ελαττώματα σημείου.
• Ελάττωμα γραμμής.

Ελάττωμα γραμμής:- 

Σε ελάττωμα γραμμής, το στερεό διαστέλλεται πάνω από τη μικροσκοπική περιοχή σε μια σειρά του κρυσταλλικού πλέγματος.

Ελαττώματα σημείου:- 

Στο πλέγμα, η διαταραχή των σωματιδίων, καθώς μετακινούνται από το ένα μέρος στο άλλο προκαλεί την ατέλεια ή το ελάττωμα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Υπάρχουν τρεις τύποι ελαττωμάτων σημείου.

Τύποι σημειακών ελαττωμάτων:- 

Υπάρχουν κυρίως τρεις τύποι ελαττωμάτων σημείου – 

• Στοιχειομετρικό ελάττωμα
• Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα
• Ελάττωμα ακαθαρσίας

Στοιχειομετρικό ελάττωμα:- 

Αυτό το ελάττωμα ορίζεται ως η αναλογία κατιόντος και ανιόντος που διαρκεί παρόμοια ή μπορούμε να πούμε ότι η στοιχειομετρία της ουσίας δεν διακόπτεται και ως εκ τούτου ονομάζεται στοιχειομετρικό ελάττωμα. Αυτά τα ελαττώματα είναι επίσης γνωστά ως εγγενή ή θερμοδυναμικά ελαττώματα. Αυτά τα ελαττώματα μπορούν να ανιχνευθούν τόσο σε μη ιονικά όσο και σε ιοντικά στερεά. Υπάρχουν δύο τύποι ελαττωμάτων στοιχειομετρίας.

Ελάττωμα κενής θέσης :- 

Όταν υπάρχει απουσία σωματιδίων σε κάποιο σημείο σε ένα πλέγμα και δημιουργείται μια κενή θέση που ονομάζεται ελάττωμα κενού. Κυρίως αυτά τα ελαττώματα μπορούν να παρατηρηθούν σε μη ιοντικά στερεά και μέταλλα, η πυκνότητα των κρυστάλλων μειώνεται λόγω αυτού του ελαττώματος.

Ενδιάμεσο ελάττωμα:- 

Σε ένα πλέγμα, εάν υπάρχει εθισμός των συστατικών σωματιδίων στην ενδιάμεση θέση που ονομάζεται διάμεσο ελάττωμα. Αυτό το ελάττωμα μπορεί να παρατηρηθεί σε μη ιονικά στερεά και μέταλλα. Αλλά αντί να μειώσει το ελάττωμα της κενής θέσης, αυτό το ελάττωμα αύξησε την πυκνότητα των κρυστάλλων.

Ελάττωμα Schottky:- 

Αυτό το είδος σημειακού ελαττώματος αναπτύχθηκε από τον Γερμανό επιστήμονα Schottky το έτος 1930. Σε αυτό το ελάττωμα, τα κατιόντα και τα ανιόντα λείπουν από ένα πλέγμα, σε ίση ποσότητα. Αυτό το ελάττωμα μειώνει την πυκνότητα των σωματιδίων αλλά δεν επηρεάζει την κρυσταλλική στοιχειομετρία. Σε ένα πλέγμα, τα άτομα μπορούν να κινούνται ελεύθερα με τη βοήθεια ενός εύκολου μηχανισμού λόγω του ελαττώματος του Schottky.

Παράδειγμα- NaCl, KCl

Αποτελέσματα του ελαττώματος Schottky:- 

• Η πυκνότητα του στερεού μειώνεται.
• Για την κίνηση ιόντων ή ατόμων, αυτό το ελάττωμα παρέχει έναν εύκολο μηχανισμό.
• Η στοιχειομετρία αυτού του ελαττώματος δεν επηρεάζεται.

Ελάττωμα Frenkel:- 

Αυτό το ελάττωμα μπορεί επίσης να είναι γνωστό ως ελάττωμα εξάρθρωσης και παρατηρήθηκε από επιστήμονες το έτος 1926. Το ελάττωμα Frenkel ορίζεται ως η απελευθέρωση ιόντων από την κανονική του θέση και η πρόσδεση στη διάμεση θέση. Κυρίως καταλαμβάνεται σε εκείνον τον κρύσταλλο του οποίου το κατιόν και το ανιόν είναι ακανόνιστου μεγέθους. Αυτό το ελάττωμα παρέχει επίσης έναν εύκολο μηχανισμό για την κίνηση των ιόντων και επίσης δεν έχει καμία επίδραση στην πυκνότητα.

Παράδειγμα- AgCl και AgBr

Αποτελέσματα του ελαττώματος Frenkel:-

• Αυτό το ελάττωμα δεν επηρεάζει την πυκνότητα.
• Για την κίνηση ιόντων και ατόμων, αυτό το ελάττωμα παρέχει έναν εύκολο μηχανισμό.

Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα:- 

Αυτό το ελάττωμα μπορεί να οφείλεται σε δύο λόγους- 

• Σε ένα πλέγμα, οι ουσίες έχουν ένα κατιόν του οποίου η αναλογία είναι μεγαλύτερη από ότι σε ένα ανιόν. Και ως εκ τούτου είναι γνωστό ως ελάττωμα περίσσειας μετάλλου.
• Σε ένα πλέγμα, οι ουσίες έχουν ένα κατιόν του οποίου η αναλογία είναι μικρότερη από ότι σε ένα ανιόν. Και ως εκ τούτου ονομάζεται ελάττωμα έλλειψης μετάλλου.

Αυτό το ελάττωμα ταξινομείται σε δύο βασικούς τύπους-

Ελαττώματα περίσσειας μετάλλου- 

Συμβαίνει όταν σε ένα πλέγμα, το κατιόν έχει μεγαλύτερη αναλογία από ότι στο ανιόν. Υπάρχουν επιπλέον δύο τύποι- 

Ανιονική κενή θέση:

Σε αυτό το ελάττωμα, για να διατηρηθεί η ηλεκτρική ουδετερότητα, τα ηλεκτρόνια συνδέονται σε εκείνο το χώρο όπου απελευθερώνεται ένα ανιόν. Ένα ανιόν παγιδευμένο ηλεκτρόνιο για να τα πιάσει αναφέρεται ως κέντρο f. Οι κοιλότητες που υπάρχουν είναι έγχρωμα κέντρα.

Παράδειγμα – NaCl και LiCl

Επιπλέον κατιόν:

Στο πλέγμα, επιπλέον κατιόν συνδέεται με ενδιάμεσες θέσεις. Και ως εκ τούτου δημιουργείται επιπλέον θετικό φορτίο το οποίο διατηρείται περαιτέρω από αριθμούς ηλεκτρονίων.

Παράδειγμα- οξείδιο ψευδαργύρου

Μεταλλικό ελάττωμα-

Συμβαίνει όταν σε ένα πλέγμα, το κατιόν έχει μικρότερη αναλογία από ότι στο ανιόν. Οι διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης ποικίλλουν ανάλογα με τα κατιόντα της ένωσης.

Παράδειγμα- κρύσταλλος ένωσης σιδήρου και κρύσταλλος ένωσης χαλκού.

Ελάττωμα ακαθαρσίας:- 

Η προσθήκη ιόντων με διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης πραγματοποιείται από χημικές ακαθαρσίες που ονομάζονται ελαττώματα ακαθαρσίας. Αυτό το ελάττωμα μπορεί να δημιουργήσει μια κενή θέση υπότιτλων σε ένα πλέγμα. Οι ακαθαρσίες που μπορούν να προστεθούν στους κρυστάλλους ονομάζονται ντόπινγκ. Προστίθενται ακαθαρσίες σε ιόντα ή παρουσία ιοντικού στερεού. ένας ημιαγωγός τύπου n σχηματίζεται όταν το ντόπινγκ είναι με ακαθαρσίες ηλεκτρονίων. Ένας ημιαγωγός τύπου p σχηματίζεται όταν ντόπινγκ με ένα ελαττωματικό ηλεκτρόνιο.

Συμπέρασμα:-

Η τεχνική της μικροσκοπίας χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη ελαττωμάτων σε στερεά. Σε ορισμένα ελαττώματα η πυκνότητα του στερεού αυξάνεται, σε κάποια μειώνεται και σε κάποια στερεά δεν επηρεάζει. Ορισμένα ελαττώματα βοηθούν στη διατήρηση του φορτίου των ηλεκτρονίων και ορισμένες διακυμάνσεις στα κατιόντα και τα ανιόντα. Στο παραπάνω άρθρο, μάθαμε για πολλά ελαττώματα που συμβαίνουν στα στερεά. Κυρίως τα ελαττώματα του στερεού είναι δύο τύπων – ελάττωμα γραμμής και σημείου και στη συνέχεια το ελάττωμα σημείου ταξινομείται περαιτέρω σε τρεις διαφορετικούς τύπους. Οι τύποι ελαττωμάτων στο στερεό εξηγούν διάφορα χαρακτηριστικά των ελαττωμάτων και τους λόγους πίσω από την ατέλεια του στερεού.