Τύποι ελαττωμάτων ακαθαρσιών

Τα συμμετρικά σχέδια στην κρυσταλλική διάταξη μπορούν να ονομαστούν ελαττώματα ή ατέλειες του στερεού. Τα ελαττώματα συμβαίνουν γρηγορότερα επειδή τα σωματίδια συσκευάζονται στενά σε ένα στερεό και δεν αναδιατάσσονται μόνα τους. Μικροί κρύσταλλοι τοποθετούνται μεταξύ τους στενά και γίνονται στερεοί. Τα ελαττώματα του στερεού ταξινομούνται κυρίως σε δύο τύπους - ελάττωμα σημείου ή ελάττωμα γραμμής. Ορισμένα ελαττώματα βοηθούν στη διατήρηση του φορτίου των ηλεκτρονίων. Το ελάττωμα κρυστάλλου λαμβάνει χώρα λόγω κενών δικτυωμάτων, ακαθαρσιών πλέγματος. Η προσθήκη ιόντων με διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης χημικών ακαθαρσιών ονομάζεται ελαττώματα ακαθαρσίας.

Ελαττώματα κρυστάλλου

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

Αιτίες κρυσταλλικού ελαττώματος

κρυσταλλικό ελάττωμα οφείλεται στους ακόλουθους παράγοντες:

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

Τύποι ελαττωμάτων

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ελαττωμάτων στα στερεά:

• Ελάττωμα γραμμής
• Ελαττώματα σημείου

Ελάττωμα γραμμής

Σε τέτοια ελαττώματα, το στερεό διαστέλλεται πάνω από τη μικροσκοπική περιοχή σε μια σειρά κρυσταλλικού πλέγματος.

Σημείο ελάττωμα

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

• Στοιχειομετρικό ελάττωμα
• Μη στοιχειομετρικό ελάττωμα
• Ελάττωμα ακαθαρσίας.

Ελάττωμα ακαθαρσίας

Η προσθήκη ιόντων με διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης χημικών ακαθαρσιών ονομάζεται ελαττώματα ακαθαρσίας. Αυτό το ελάττωμα μπορεί να δημιουργήσει μια κενή θέση κατιόντων σε ένα πλέγμα. Οι ακαθαρσίες που μπορούν να προστεθούν στους κρυστάλλους ονομάζονται ντόπινγκ. Οι ακαθαρσίες προστίθενται σε ιόντα ή παρουσία ιοντικών στερεών.

Ένας ημιαγωγός τύπου n σχηματίζεται όταν το ντόπινγκ είναι με ακαθαρσίες ηλεκτρονίων. Ένας ημιαγωγός τύπου p σχηματίζεται όταν ντόπινγκ με ένα ηλεκτρόνιο που εκτρέπεται.

Παράδειγμα- κατά την κρυστάλλωση, προσμίξεις SrCl2 προστίθενται στο NaCl. Τα ιόντα Na+ έχουν κατάσταση οξείδωσης=+1 και τα ιόντα Sr2+ έχουν κατάσταση οξείδωσης =+2, το Sr2+ συνδέεται με την κανονική θέση του Na+. Για τη διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας, τα ιόντα Sr2+ αντικαθιστούν δύο ιόντα Na+ και άλλες θέσεις ιόντων Na+ παραμένουν κενές.

Τύποι ελαττωμάτων ακαθαρσιών

Υπάρχουν δύο τύποι ελαττωμάτων ακαθαρσιών, είναι:

• Ελαττώματα διάμεσης ακαθαρσίας (σύμφωνα με αυτά τα ελαττώματα, οι ενώσεις έχουν τετραεδρικές ή οκταεδρικές οπές στα άτομα)
• Ατέλεια υποκατάστασης ακαθαρσίας (τα ακάθαρτα άτομα απαιτούν κανονικό μέγεθος)

Ελάττωμα διάμεσης ακαθαρσίας 

Σε ένα πλέγμα, όταν ένα άτομο ακαθαρσίας έχει μια τετραεδρική ή οκταεδρική οπή στα άτομα, τότε εμφανίζεται ένα διάμεσο ελάττωμα ακαθαρσίας. Είναι ένα είδος σημειακού ελαττώματος. Είναι πολύ μικρό και μπορεί να στερεωθεί σε μια τετραεδρική ή οκταεδρική τρύπα σε ένα πλέγμα.

Για παράδειγμα:

• Τα άτομα άνθρακα με χάλυβα που περιέχουν σίδηρο συνδέονται με διάμεση ακαθαρσίες.
• Διάβρωση χάλυβα λόγω προσθήκης ημιμετάλλων ή μετάλλου μετάπτωσης.

Ελάττωμα υποκατάστασης ακαθαρσίας

Είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος που συμβαίνει όταν ένα ακάθαρτο άτομο απαιτεί μια κανονική θέση πλέγματος. Το μέγεθός του είναι το ίδιο με τα άτομα που ανταλλάσσουν τη θέση του άλλου. Αυτές οι ακαθαρσίες είναι επίσης ίδιες, χημικά.

Για παράδειγμα, ο άνθρακας και το στρόντιο είναι και τα δύο παρόμοια χημικά, γεγονός που οδηγεί σε συνήθεις ακαθαρσίες τόσο στο κρυσταλλικό στρόντιο όσο και στο ασβέστιο.

Ελαττώματα ακαθαρσίας σε ανοξείδωτο χάλυβα

Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι το πιο κοινό παράδειγμα ελαττώματος ακαθαρσιών. Όπως γνωρίζουμε, ο ανοξείδωτος χάλυβας αποτελείται από σίδηρο και χρώμιο. Αυτή η συγκέντρωση είναι μικρότερη αλλά μπορεί να είναι μεγαλύτερη εάν απαιτείται. Περιλαμβάνει επίσης μικρές ποσότητες στοιχείων όπως άνθρακα, νικέλιο, τιτάνιο, μολυβδαίνιο. Αυτά τα μέταλλα μπορεί να έχουν το ίδιο μέγεθος. Όλα τα στοιχεία δείχνουν την ομοιότητα της ίδιας δομής και μπορούν να δημιουργήσουν μια άκαμπτη δομή σε ένα πλέγμα κρυστάλλου εκτός από τον άνθρακα. Ο άνθρακας δεν σχηματίζει δομή σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα επειδή είναι μεταλλοειδές και το μικρότερο.

Συμπέρασμα

Η μικροσκοπία χρησιμοποιείται για τη μελέτη ελαττωμάτων σε στερεά. Στην περίπτωση ορισμένων ελαττωμάτων, η πυκνότητα ενός στερεού αυξάνεται, σε ορισμένες περιπτώσεις μειώνεται και σε ορισμένα στερεά, παραμένει ανεπηρέαστη. Ορισμένα ελαττώματα βοηθούν στη διατήρηση του φορτίου των ηλεκτρονίων και ορισμένες διακυμάνσεις στα κατιόντα και τα ανιόντα. Στο παραπάνω άρθρο, μάθαμε για τα ελαττώματα ακαθαρσιών και τους τύπους τους. Κυρίως τα ελαττώματα του στερεού είναι δύο τύπων - Το ελάττωμα γραμμής και το ελάττωμα σημείου και το ελάττωμα ακαθαρσίας είναι ένας τύπος σημειακού ελαττώματος. Αυτοί οι διάφοροι τύποι εξηγούν τα χαρακτηριστικά των ελαττωμάτων και τον λόγο πίσω από την ατέλεια του στερεού. Το ελάττωμα ακαθαρσίας είναι ο τύπος σημειακού ελαττώματος και ως εκ τούτου σε αυτό γίνεται η προσθήκη ιόντων με διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης χημικών ακαθαρσιών. Και αυτό το ελάττωμα μπορεί να δημιουργήσει μια κενή θέση κατιόντων σε ένα πλέγμα. Το ελάττωμα ακαθαρσίας χωρίζεται περαιτέρω σε δύο κατηγορίες που είναι το ελάττωμα διάμεσης ακαθαρσίας και το ελάττωμα υποκατάστασης ακαθαρσίας.