Posebne napake

Kaj so posebne napake?

Točne napake so nepopolnosti ali nepravilnosti, ki so predstavljene v kristalnem retikulumu trdne snovi. Govori se, da nimajo dimenzije (0), ker so le točke kristalnega retikuluma; Ta točka so lahko atom, ion, molekula, grozdi itd.

Trdne snovi pri temperaturi 0 K (absolutna nič. Vendar pa atomi komaj naložijo, če rečem, da začnejo vibrirati, kar se prej ali slej premakne zunaj ustreznih mest.

Predstavitev različnih vrst specifičnih napak, ki jih najdemo v kristalnih trdnih snovi. Vir: Daniferi, cc by-sa 3.0, prek Wikimedia Commons

Poglejmo zgornjo sliko kot primer. V urejeni in popolni kristalni strukturi je treba poravnati vse modrikaste točke. Vendar pa lahko nekatere modrikaste točke odsotne, kar opaža prisotnost praznega prostora ali prostega delovnega mesta.

Če je nastajanje omenjenega prostega delovnega mesta posledica premika modrikaste točke njegovega prvotnega mesta, bomo imeli nekaj Frenkel, eno glavnih vrst posebnih napak. Mobilizirana modrikasta točka je zdaj v intersticijskem (zelenem) položaju.

Po drugi strani so lahko posebne napake posledica nadomestitve, bodisi z večjimi (vijoličnimi) atomi ali manjšimi (rjavimi) atomi (rjava). Govorimo o nadomestnih specifičnih napakah, ki potekajo večkrat, ko se nečistoče uvedejo namerno (dopp) v kovinske in keramične materiale.

Točne napake so bistvene za razumevanje drugih napak, ki se projicirajo v drugih steklenih dimenzijah.

Lastne specifične napake

Ko je kristalna struktura vedno definirana, se vedno naredi iz idealnosti. Toda v naravi so napake neizogibne, pa čeprav so majhne. Tako imajo trdne snovi naravno nagnjenost k predstavitvi posebnih napak v svojih strukturah, katerih interakcija in povzetek vplivata ali spreminjata njihove kemijske in fizikalne lastnosti. Tako imenovane intrinzične specifične napake potekajo v "čistih" materialih.

Ta naravna nagnjenost je posledica termodinamičnih in kinetičnih dejavnikov. Uvedba napak poveča entropijo trdne snovi, ki se posledično poveča s temperaturo. Nato bo pri določeni temperaturi katera koli trdna snov z minimalno konfiguracijo določenih napak.

Ko se temperatura zvišuje, bo še več napak, kar bo največja možna količina v bližini tališča. Vse to je smiselno, če se misli, da bodo za večje toplotne vibracije večje možnosti, da atomi opustijo svoje retikularne položaje.

Točkovne zunanje napake

Za razliko od intrinzičnih specifičnih napak se zgodi zunanje zaradi vključitve nečistoč. Nobena trdna narava ni 100% čista, zato se bodo te vrste napak vedno pokazale, poleg lastnih.

Vam lahko služi: glukonska kislina: struktura, lastnosti, sinteza, uporaba

Vendar pa zaračunavajo edinstven pomen in obresti, kadar se nečistoče namerno dodajajo v privzetih količinah; Govorimo o gradivu neumno.

Odvisno od značilnosti doponteja in izbranega materiala se napake vključijo v trdno snov na namerni način, kar vpliva na njegove kemijske in fizikalne lastnosti. Takšen je primer polprevodniške formulacije, na primer Gaas.

Po drugi strani pa zunanje specifične napake aludirajo tudi na tiste, ki spreminjajo sestavo materialov ali trdnih snovi. To pomeni, da izgubijo stehiometrijo, da postanejo nestoihiometrične trdne snovi.

Točne kovinske napake

V kovinah imamo kristale, ki načeloma nimajo električnih nabojev; to pomeni, da ni kationov ali anionov, ampak le kovinski nevtralni atomi. Torej okvare, ki bi lahko bile v kovinah, ne bi vplivale.

Notranje specifične napake v kristalih hipotetične kovine. Vir: Gabriel Bolívar.

Na zgornji sliki imamo popoln kristal in še dva z napakami. Atomi se lahko nahajajo v intersticijskih položajih, ki motenju ne bodo položaje sosednjih atomov in so znani kot samo-intersticijska napaka (spodaj v središču). Medtem lahko nekateri atomi opustijo svoja mesta kristalne ureditve, da ustvarijo prosta delovna mesta (desno).

Zato je v čistih kovinah možen obstoj notranje okvare prostih delovnih mest in samointersticij. Več prostega delovnega mesta tam, gostota snovi se zmanjšuje; dejstvo, ki je v skladu s povečanjem števila napak s temperaturo.

Ko je na drugi strani dana kovina z atomi drugega elementa, povzročajo nadomestke ali se želijo postaviti v interstice. V takih primerih se gostota kovin poveča na največjo vrednost, iz katere začne drastično upadati.

Posebne napake v kristalnih strukturah

V kristalnih strukturah, ki poleg že omenjenih kovin pokrivajo druge trdne snovi, imamo dve glavni vrsti specifičnih napak: tiste iz Frenkela in tiste iz Schottkya. Oba se lahko pojavita v istih regijah kristala, prav tako pa je povsem mogoče, da sta prisotna skupaj z okvarami prostih delovnih mest ali intersticijskim poklicem.

Ko govorimo o soli, oksidih, sulfatih itd., Obstajali bodo kationi in anioni, ki definirajo kristal za njegove elektrostatične interakcije. Če torej odpravimo kation, bodo prevladovale negativne obremenitve anionov in kozarec bo negativno napolnjen. To je nemogoče doseči, ker bi kršil načelo elektroneutralnosti.

Tako napake v tej vrsti kristalov ustvarjajo električne naboje, ki jih je treba s pomočjo mehanizma znova ujemati. Vendar napake Frenkel in Schottky ne povzročajo tega neravnovesja električnih nabojev.

Vam lahko služi: točka enakovrednosti

Frenkel

Frenkelova natančna reprezentacija napak. Vir: Gabriel Bolívar.

FARM -RAN -Time Frenkel, v čast Yakova Frenkel, retikularna točka pusti svoj prvotni položaj, da se konča v Intersticiju. To pomeni, da se atom, molekula ali ion premaknejo v intersticijski položaj, ki za seboj pušča prosto delovno mesto.

Oglejte si primer zgornje slike. Na levi imamo popoln kristal, sestavljen iz dveh ionov: eno zeleno, ki se uredi na anion (bolj zajetno), in vijolično, ki postane kation (manjši).

Ko ena od vijoličnih kationov zapusti svoj položaj kristalne ureditve, pusti prosto delovno mesto zadaj. Opomba na levi smeri, v katero kaže črna puščica, poudarja, da je kation zdaj nameščen v Intersticiju.

Ker Frenkelova napaka je sestavljena iz kationskih premikov (ali anionov), steklo ostane nevtralno. Prav tako sestava stekla ostane konstantna, saj v retikulu ioni spreminjajo položaje: ne opuščajo ga, niti drugi pa ga ne dodajajo.

Schottky

Predstavitev okvare Schottky. Vir: Gabriel Bolívar.

Pri specifičnem tipu Schoottky imamo dve sočasni prosti delovni mesti: eno, ki ustreza kationu, in drugo, ki ustreza Anionu. Na primer, ne gre za kationo.

Ko se hkrati ustvarita dve prosti delovni mesti, kationski (ki se bo obnašal kot anion) in anionski (ki se bo obnašal kot kation), sestava kristala ostane nespremenjena. To je tako, dokler se govori o tej vrsti napake in ne poljubnih prostih delovnih mest, ki jih povzročajo zunanja ali notranja sredstva.

Od vsega zgoraj navedenega je sklenjeno, da so okvare Frenkel in Shottky notranje točke -tanke stehiometrične okvare, saj ne spreminjajo sestave ali stehiometrije trdnih snovi.

Točne napake v keramičnih materialih

Keramika je materiali, katerih ionski značaj zelo niha. Nekateri predstavljajo označen kovalentni lik, tako kot silicijev dioksid₂, ali z aluminijastim nituro, ALN.

Zato moramo razmisliti o dveh drugih vrstah posebnih napak, ki se lahko pojavijo kot produkt kovalentne narave keramike: antisicija in nesajeta povezava.

Antizicija

Kot že ime pove, se okvara pojavi, ko dva atoma spremenita svoje mesto, saj sta v položajih v nasprotju s prvotnim kristalnim retikulu. Na primer, na sic se lahko zgodi, da obstajajo C-C ali SI-IF, kjer ne bi smeli. Ta vrsta točne napake je zelo pogosta tudi v zlitinah:

Vam lahko služi: aluminijev fosfuro (AIP): struktura, lastnosti, uporabe, tveganja Točna okvara antisitija v zlitini Au-Cu. Vir: Gabriel Bolívar.

Upoštevajte, da so atomi bakra in zlati v zlitini Au-How nevtralni. Ne glede na to, kako se premikajo, nevtralnost kozarca ni motena. Zato dva atoma spremenita mesto v kozarcu, kot na desni strani zgornje slike, ne vpliva na nevtralnost zlitine.

V keramiki, ki ima več kationov, na primer spinerjev, lahko dva kationa z enakimi valencami izmenjujeta mesto (na primer do³⁺ in cr³⁺) brez neravnovesja električnih nabojev.

Nesajena povezava

Nesajena povezava (viseča vez v angleščini) prekine vrstni red v kristalih kovalentne keramike, saj atom, ki tvori povezavo.

V keramiki se poda samo okvare anti -itijeve in nenasičene povezave, ampak tudi vse lastne in zunanje napake, zato je zapleteno analizirati njihove resnične, ne popolne strukture.

Primeri posebnih napak

V celotnem članku je bilo omenjenih nekaj primerov gradiva in njihovih posebnih napak. Naslednji in na koncu bodo navedeni drugi materiali, ki jih spremlja vrsta napake, ki jih običajno predstavljajo.

Srebrne halogenide

Srebrne halogenide, kot sta AGCL ali AGBR, predstavljajo napake Frenkel, kjer je ag kation⁺ Premika se na intersticijske položaje.

Alkalni haluros

Alkalni halogenidi, kot je NaCl, kažejo okvare Schottky, katerih anionska prosta delovna mesta so napolnjena z elektroni, ko se njihovi kristali segrejejo v prisotnosti natrija ali kovinskih kalijevih hlapov.

Torio dioksid

V tho₂ Kation th⁴⁺ je bolj zajeten kot anion oz^2-. Zato ima ta oksid napako frenkel, kjer je o^2- ki se premakne na intersticijske položaje.

Paladio goba

Paladij lahko absorbira vodik in se obnaša kot goba, ki jih obdrži v intersticijskih položajih njihovih kristalov.

Jekla

Podobno kot se zgodi med paladijem in vodikom, lahko železo v svoje interstice vključi ogljikove atome, kar ima za posledico nastanek jekla.

Titanove zlitine

Nadomestna natančna napaka, čeprav ni bila razložena kot druge napake, ni nič drugega kot zamenjava enega atoma za drugega, ki se zlomi z vrstnim redom, ki ga je določil kristal.

Tako lahko na primer atome kristala iz titana nadomestimo z drugimi atomi (kovinskimi), da povzročijo družino titanovih zlitin.

Reference

1. Barry Carter & M. Grant Norton. (2007). Znanost in inženiring keramičnih materialov. Springer.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
3. B.S.H. Royce. (s.F.). Točkovne napake. Okreval od: Princeton.Edu
4. Wikipedija. (2020). Kristalografska napaka. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
5. Nayak, s.K., Hung, c.J., Sharma, v. et al. (2018). Vpogled v točkovne napake in nečistoče v titanu iz prvih načel.NPJ Računalnik MA 4.11. doi.org/10.1038/S41524-018-0068-9
6. ByJU's. (2020). Točkovne napake. Okreval od: byjus.com