Μη στοιχειομετρικά ελαττώματα

Στα στερεά, η κρυσταλλική διάταξη είναι σε συμμετρικό σχέδιο και ονομάζεται στερεά ατελείας ή ελαττώματος. Για το σχηματισμό κρυσταλλικών διεργασιών, συμβαίνουν ελαττώματα. Τα ελαττώματα συμβαίνουν με πολύ γρήγορο τρόπο, επειδή τα σωματίδια συσκευάζονται στενά σε ένα στερεό και δεν αναδιατάσσονται. Μικροί κρύσταλλοι τοποθετούνται μεταξύ τους στενά και γίνονται στερεοί. Τα ελαττώματα του στερεού ταξινομούνται κυρίως σε 2 τύπους - ελάττωμα σημείου ή ελάττωμα γραμμής.

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:

κρυσταλλικό ελάττωμα λαμβάνει χώρα στους ακόλουθους παράγοντες-

Κενές θέσεις πλέγματος.
Σε ένα πλέγμα, διαταραχή σωματιδίων.
Μη στοιχειομετρική ποσότητα ιόντων.
Ακαθαρσίες πλέγματος.

Τύποι ελαττωμάτων:

Υπάρχουν 2 κύριοι τύποι ελαττωμάτων στα στερεά:

Ελαττώματα γραμμής.
Ατέλεια σημείου.

Ατέλεια γραμμής:

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

Ατέλεια 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:

Στοιχειομετρικό ελάττωμα.
Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα.
Ελάττωμα ακαθαρσίας.

Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα:

Μη στοιχειομετρικές ενώσεις είναι εκείνες οι ενώσεις στις οποίες η αναλογία κατιόντων και ανιόντων δεν είναι παρόμοια και τα ελαττώματα αυτών των ενώσεων είναι γνωστά ως μη στοιχειομετρικά

ελαττώματα. Σε αυτό το ελάττωμα υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός θετικών και αρνητικών φορτίων. Όπως γνωρίζουμε, οι κρύσταλλοι παραμένουν ουδέτεροι, επομένως, εάν υπάρχει μια πλεονάζουσα ποσότητα αρνητικού φορτίου, τότε θα διατηρηθεί από την παρουσία επιπλέον θετικού φορτίου. Εξαιτίας αυτού του θετικού και αρνητικού φορτίου, τα σχήματα στερεών κρυσταλλικών δομών θα γίνουν ακατάλληλα και τα στερεά γίνονται ατελή.

Αυτό το ελάττωμα μπορεί να οφείλεται σε 2 λόγους:

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

Ελαττώματα περίσσειας μετάλλου:

Συμβαίνει όταν σε ένα πλέγμα, το κατιόν έχει μεγαλύτερη αναλογία από ότι στο ανιόν. Όπως υποδηλώνει το όνομα, υπάρχει υπερβολική ποσότητα μετάλλων και θετικών ιόντων. Αυτός ο τύπος ελαττώματος είναι το ίδιο με το ελάττωμα του Schottky και του Frenkel, αλλά υπάρχει η απουσία οπών και ενδιάμεσων ηλεκτρονίων. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν σε αυτό το ελάττωμα μπορούν να παράγουν ηλεκτρισμό σε ένα επίπεδο. Αυτά τα πλεονάζοντα μεταλλικά ελαττώματα είναι χρωματισμένα λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Υπάρχουν επιπλέον 2 τύποι:

Κενό ανιονικό: 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 f-κέντρο. Οι κοιλότητες που υπάρχουν είναι έγχρωμα κέντρα. Κυρίως, λαμβάνουν χώρα σε ιοντικές ενώσεις.

Παράδειγμα:NaCl και LiCl.

Επιπλέον κατιόντα: Στο πλέγμα, επιπλέον κατιόν συνδέεται με ενδιάμεσες θέσεις. Ως εκ τούτου, δημιουργείται ένα επιπλέον θετικό φορτίο το οποίο διατηρείται περαιτέρω από τους αριθμούς ηλεκτρονίων.

Παράδειγμα:Οξείδιο ψευδαργύρου.

Ελαττώματα μεταλλικής ανεπάρκειας:

Τα στερεά δεν μπορούν να παρασκευαστούν στη στοιχειομετρική σύνθεση και ως εκ τούτου ποικίλλουν μικρότερες ποσότητες μετάλλων, (για παράδειγμα-FeO). 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. Τα μεγέθη των αρνητικών ιόντων είναι συγκριτικά μεγάλα και ως εκ τούτου αναμένεται ότι τα αρνητικά ιόντα δεν θα στερεωθούν σε ενδιάμεσες θέσεις. Σε αυτό το ελάττωμα, λείπουν θετικά ιόντα και μπορούν να λειτουργήσουν ως ημιαγωγοί.

Παραδείγματα:Κρύσταλλος ένωσης σιδήρου και κρύσταλλος ένωσης χαλκού.

Συμπέρασμα

Η τεχνική της μικροσκοπίας χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη ελαττωμάτων σε στερεά. Σε ορισμένα ελαττώματα η πυκνότητα του στερεού αυξάνεται, σε ορισμένες περιπτώσεις μειώνεται και σε ορισμένα 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 τα μη στοιχειομετρικά ελαττώματα και τους τύπους τους.
Κυρίως τα ελαττώματα του στερεού είναι 2 τύπων:Το ελάττωμα γραμμής και το ελάττωμα σημείου και το μη στοιχειομετρικό ελάττωμα είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος.
Αυτοί οι διάφοροι τύποι εξηγούν τα χαρακτηριστικά των ελαττωμάτων και την αιτία πίσω από την ατέλεια του στερεού. Το μη στοιχειομετρικό ελάττωμα είναι ο τύπος του σημειακού ελαττώματος και επομένως σε αυτό το ελάττωμα τα ανιόντα και τα κατιόντα δεν είναι ίσα σε αναλογία και υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί αρνητικών και θετικών φορτίων.
Το μη στοιχειομετρικό ελάττωμα χωρίζεται περαιτέρω σε δύο κατηγορίες που είναι το ελάττωμα περίσσειας μετάλλου και το ελάττωμα έλλειψης μετάλλου.
Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, στο ελάττωμα περίσσειας μετάλλου υπάρχει υπερβολική ποσότητα θετικών ιόντων και σε ελλείμματα μετάλλου απουσιάζουν θετικά ιόντα, επομένως αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ των πλεονασμάτων μεταλλικών ελαττωμάτων και ελαττώματα ανεπάρκειας μετάλλων.