Un defecto de Frenkel es un tipo de defecto puntual en sólidos cristalinos que lleva el nombre de su descubridor Yakov Frenkel . [1] El defecto se forma cuando un átomo o un ión más pequeño (generalmente un catión ) deja su lugar en la red, creando una vacante y se convierte en un intersticial al alojarse en una ubicación cercana. [2] En los sistemas elementales, se generan principalmente durante la irradiación de partículas , ya que su entalpía de formación suele ser mucho más alta que para otros defectos puntuales, como las vacantes, y por lo tanto su concentración de equilibrio de acuerdo con laLa distribución de Boltzmann está por debajo del límite de detección. [ cita requerida ] En los cristales iónicos, que generalmente poseen un número de coordinación bajo o una disparidad considerable en los tamaños de los iones, este defecto puede generarse también de manera espontánea, donde el ion más pequeño (generalmente el catión ) se disloca. [ cita requerida ]
Efecto sobre la densidad
Aunque los defectos de Frenkel implican solo la migración de los iones dentro del cristal, el volumen total y, por lo tanto, la densidad no cambia necesariamente: en particular para los sistemas compactos , la expansión de la red debido a las deformaciones inducidas por el átomo intersticial generalmente domina sobre la contracción de la celosía debido a la vacante, lo que lleva a una disminución de la densidad. [ cita requerida ]
Ejemplos de
Los defectos de Frenkel se exhiben en sólidos iónicos con una gran diferencia de tamaño entre el anión y el catión (con el catión generalmente más pequeño debido a una mayor carga nuclear efectiva )
Algunos ejemplos de sólidos que presentan defectos de Frenkel:
- sulfuro de zinc ,
- cloruro de plata (I) ,
- bromuro de plata (I) (también muestra defectos de Schottky ),
- yoduro de plata (I) .
Estos se deben al tamaño comparativamente más pequeño de los iones Zn 2+ y Ag + .
Por ejemplo, considere una red formada por iones X n - y M n + . Suponga que un ion M deja la subred M, dejando la subred X sin cambios. El número de intersticiales formados será igual al número de vacantes formadas.
Una forma de reacción de defecto de Frenkel en MgO con el anión óxido abandonando la red y entrando en el sitio intersticial escrito en notación Kröger-Vink :
- Mg ×
Mg + O ×
O → O
I + v ••
O + Mg ×
Mg
Esto se puede ilustrar con el ejemplo de la estructura cristalina de cloruro de sodio. Los siguientes diagramas son representaciones bidimensionales esquemáticas.
Ver también
Referencias
- ^ Frenkel, Yakov (1926). "Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (Acerca del movimiento térmico en sólidos y líquidos)". Zeitschrift für Physik . Saltador. 35 (8): 652–669. Código Bibliográfico : 1926ZPhy ... 35..652F . doi : 10.1007 / BF0137981 .
- ^ Ashcroft y Mermin (1976). Química del estado sólido . Aprendizaje Cengage. págs. 620 . ISBN 0030839939.
Otras lecturas
- Kittel, Charles (2005). Introducción a la física del estado sólido (8ª ed.). Wiley. págs. 585–588 . ISBN 0-471-41526-X.