Ελάττωμα Frenkel

Γνωρίζουμε ότι κάθε αντικείμενο θα έχει ένα συγκεκριμένο σχήμα και ότι αποκτά αυτό το σχήμα από τις στενές διατάξεις ατόμων και μορίων. Όταν λαμβάνουμε υπόψη τα κρυσταλλικά πλέγματα, τακτοποιούν τα ιόντα τους σε αυστηρή διάταξη, αλλά μερικές φορές ένα ιόν μπορεί να λείπει ή να μετατοπιστεί η θέση του. Υπάρχουν πολλοί λόγοι για αυτό το φαινόμενο, και ένας από αυτούς είναι ελαττώματα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Οι ατέλειες ή τα ελαττώματα στην κρυσταλλική ένωση μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ευρέως σε 4 ομάδες

ελάττωμα σημείου
ελάττωμα γραμμής
ελάττωμα επιφάνειας
ελάττωμα όγκου

Το ελάττωμα Frenkel είναι ένα στοιχειομετρικό ελάττωμα που εμπίπτει στο ελάττωμα του σημείου. Τα ελαττώματα μηδενικών διαστάσεων είναι γνωστά ως ελαττώματα σημείου επειδή εδώ ένα σημείο θεωρείται αδιάστατο και ως μονάδα μικρότερη ποσότητα. Εδώ το σημείο ελάττωμα συμβαίνει όταν ένα ή περισσότερα από ένα άτομα μιας ιοντικής ένωσης εγκαταλείπουν την αρχική τους θέση πλέγματος ή ένα άλλο άτομο δεσμεύεται σε αυτόν τον χώρο του κρυστάλλου. Τα σημειακά ελαττώματα διακρίνονται περαιτέρω σε Στοιχειομετρικό Ελάττωμα και Μη Στοιχειομετρικό Ελάττωμα. Στο Στοιχειομετρικό ελάττωμα η στοιχειομετρία του στερεού δεν κατανέμεται, πράγμα που σημαίνει ότι η ηλεκτρική ουδετερότητα (αναλογία αρνητικών ιόντων και θετικών ιόντων) δεν μεταβάλλεται. Το στοιχειομετρικό ελάττωμα διαιρείται περαιτέρω σε ελάττωμα Schottky και ελάττωμα Frenkel. Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε σε βάθος το ελάττωμα Frenkel.

Ταξινόμηση ελαττώματος σημείου

Σημείο ελάττωμα

Στοιχειομετρικό ελάττωμα

* Ελάττωμα Schottky

* Ελάττωμα Frenkel

Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα

*Ελαττώματα περίσσειας μετάλλου

*Μεταλλικό ελάττωμα

Ορισμός – Ελάττωμα Frenkel

Ο Σοβιετικός φυσικός Yakov Frenkel ανακάλυψε το ελάττωμα Frenkel. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα ελάττωμα Frenkel είναι ένας τύπος ελαττώματος σημείου. Όταν ένα μικρότερο ιόν (γενικά κατιόν) ή ένα άτομο απομακρύνεται από την αρχική του θέση πλέγματος στον στερεό κρύσταλλο, δημιουργείται ένα κενό όταν καταλαμβάνουν μια άλλη ενδιάμεση θέση.

Αυτό ονομάζεται ελάττωμα Frenkel. Μερικά παραδείγματα ενώσεων που παρουσιάζουν ελάττωμα Frenkel είναι ο βρωμιούχος άργυρος, ο θειούχος ψευδάργυρος, ο χλωριούχος άργυρος, ο ιωδιούχος άργυρος. Εδώ σε αυτές τις ενώσεις το μέγεθος των ανιόντων σε σύγκριση με το μέγεθος των κατιόντων θα είναι μεγαλύτερο. Το ελάττωμα Frenkel ονομάζεται επίσης ελάττωμα εξάρθρωσης.

Σε ένα ελάττωμα Frenkel το μέγεθος των ανιόντων θα είναι μεγάλο σε σύγκριση με το μέγεθος των κατιόντων (τα κατιόντα θα είναι μικρά). Τα ιόντα καταλαμβάνουν ενδιάμεσες θέσεις στο πλέγμα λόγω αυτής της διαφοράς μεγέθους. Η ουδέτερη φύση φαίνεται από τους ιοντικούς κρυστάλλους που έχουν ελαττώματα Frenkel, επειδή εδώ ο αριθμός κατιόντων και ανιόντων παραμένει ίσος στην ένωση. Τα ιοντικά στερεά με μεγάλες διαφορές μεγέθους μεταξύ ανιόντος και κατιόντος εμφανίζουν το ελάττωμα Frenkel.

Χαρακτηριστικό

Σε ένα ελάττωμα Frenkel το μέγεθος των ανιόντων θα είναι μεγάλο σε σύγκριση με το μέγεθος των κατιόντων (τα κατιόντα θα είναι μικρά).
Το ελάττωμα Frenkel δεν αλλάζει την πυκνότητα της ένωσης
Η μάζα ή ο όγκος ενός κρυστάλλου δεν επηρεάζεται από το ελάττωμα Frenkel επειδή η μετανάστευση ιόντων συμβαίνει εντός του κρυστάλλου.
Τα ιόντα διατηρούν πάντα την ηλεκτρική ουδετερότητα στην ένωση.
Η αύξηση της διηλεκτρικής σταθεράς παρατηρείται όταν πλησιάζουν ιόντα όμοιου φορτίου.
Λόγω της παρουσίας κενών δικτυακών τοποθεσιών Οι ενώσεις που εμφανίζουν ελάττωμα Frenkel εμφανίζουν αγωγιμότητα και διάχυση.
Διακρίνεται η αύξηση της Εντροπίας του στερεού.
Η μείωση της σταθερότητας και της ενέργειας του πλέγματος του στερεού οφείλεται στο ελάττωμα Frenkel.

Ατέλεια Schottky – Ελάττωμα Frenkel

Το ελάττωμα Frenkel και το ελάττωμα Schottky είναι στοιχειομετρικά ελαττώματα που εμπίπτουν στο σημείο ελάττωμα. Το ελάττωμα Schottky είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος που εμφανίζεται από ιοντικά στερεά όπου υπάρχει κενό ή λείπει ένας αριθμός ανιόντων και κατιόντων από τις δικτυακές τους θέσεις σε στοιχειομετρικές μονάδες. Το ελάττωμα Schottky επηρεάζει την πυκνότητα της ένωσης μειώνοντας την πυκνότητα της ουσίας. Το ελάττωμα Schottky εμφανίζεται ως επί το πλείστον σε υψηλά ιοντικές ενώσεις όπως CaCl, NaCl, κ.λπ., οι οποίες θα έχουν ανιόντα και κατιόντα του ίδιου μεγέθους. Όταν εφαρμόζεται θερμότητα σε κρυστάλλους υψηλής ιοντικής ένωσης, εμφανίζονται ελαττώματα Schottky. Αυτό συμβαίνει επειδή η εφαρμοζόμενη θερμότητα θα αυξήσει τη θερμοκρασία που οδηγεί σε θερμική δόνηση στον κρύσταλλο. Τώρα αυτή η θερμική δόνηση θα δημιουργήσει κενά στο σχέδιο των κρυστάλλων. Με βάση τη διαθεσιμότητα ιόντων στις ενώσεις, δημιουργούνται κενά.

Σύγκριση του ελαττώματος Frenkel και του ελαττώματος Schottky.

ελάττωμα Frenkel	Ελαττώματα Schottky
Αυτός είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος. Σε αυτό το ελάττωμα ένα άτομο ή ένα ιόν (ειδικά κατιόν) καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση στον ίδιο κρύσταλλο φεύγοντας από τη θέση του πλέγματος .	Αυτός είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος που εμφανίζεται από ιοντικά στερεά όπου υπάρχει κενή θέση ή λείπει ένας αριθμός ανιόντων και κατιόντων από τις θέσεις τους πλέγματος στη στοιχειομετρική
Το ελάττωμα Frenkel δεν αλλάζει την πυκνότητα της ένωσης	Το ελάττωμα Schottky επηρέασε την πυκνότητα της ένωσης. Προκαλεί μείωση της πυκνότητας της ένωσης.
Η μάζα του πλέγματος δεν αλλάζει	Η μάζα του πλέγματος αλλάζει. Παρατηρείται μείωση της μάζας του πλέγματος.
Παρουσιάζεται αλλαγή στο άτομο ή στο ιόν αλλά παραμένει μέσα στο πλέγμα	Η αλλαγή σε ένα άτομο ή ιόν συμβαίνει στο πλέγμα και φεύγει από το πλέγμα.
Εδώ το μέγεθος των ανιόντων σε σύγκριση με το μέγεθος των κατιόντων, το μέγεθος των ανιόντων θα είναι μεγαλύτερο. (Μεγαλύτερη διαφορά στα μεγέθη)	Έχετε ανιόντα και κατιόντα ίδιου μεγέθους.
Το ελάττωμα Frenkel εμφανίζεται στις ενώσεις (ιονικά στερεά) που έχουν χαμηλό συντονισμό.	Το ελάττωμα Schottky παρατηρείται στις ενώσεις (ιονικά στερεά) που έχουν υψηλό συντονισμό.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

Σε αυτό το άρθρο συζητήσαμε το ελάττωμα Frenkel, τα χαρακτηριστικά των ελαττωμάτων Frenkel και τη σύγκριση του ελαττώματος Frenkel και του ελαττώματος Schottky. Το ελάττωμα Frenkel είναι στοιχειομετρικό ελάττωμα που εμπίπτει στο ελάττωμα σημείου. Όταν ένα μικρότερο ιόν (γενικά κατιόν) ή ένα άτομο απομακρύνεται από το αρχικό του πλέγμα θέση στον συμπαγή κρύσταλλο δημιουργείται μια κενή θέση όταν καταλαμβάνουν άλλη διάμεση θέση. Αυτό ονομάζεται ελάττωμα Frenkel. Μερικά παραδείγματα ενώσεων που παρουσιάζουν ελάττωμα Frenkel είναι ο βρωμιούχος άργυρος, ο θειούχος ψευδάργυρος, ο χλωριούχος άργυρος, ο ιωδιούχος άργυρος. Εδώ σε αυτές τις ενώσεις το μέγεθος των ανιόντων σε σύγκριση με το μέγεθος των κατιόντων θα είναι μεγαλύτερο. Η πυκνότητα παραμένει αμετάβλητη στο ελάττωμα Frenkel.