Un defecto de Schottky es una excitación de las ocupaciones del sitio en una red cristalina que conduce a defectos puntuales que llevan el nombre de Walter H. Schottky . En los cristales elementales se refiere a las vacantes de celosía simples , también llamadas defectos de valencia. En los cristales iónicos , este defecto se forma cuando los iones con carga opuesta abandonan sus sitios de celosía y se incorporan, por ejemplo, en la superficie, creando vacantes con carga opuesta . Estas vacantes se forman en unidades estequiométricas , para mantener una carga neutra general en el sólido iónico.
Definición
Los defectos de Schottky consisten en sitios de aniones y cationes desocupados en una proporción estequiométrica. Para un cristal iónico simple de tipo A - B + , un defecto de Schottky consiste en una vacante de un solo anión (A) y una vacante de un solo catión (B), ov•
A + v
Bsiguiendo la notación Kröger-Vink . Para un cristal más general con fórmula A x B y , un grupo de Schottky está formado por x vacantes de A e y vacantes de B, por lo que se conservan la estequiometría general y la neutralidad de carga. Conceptualmente, se genera un defecto de Schottky si el cristal se expande en una celda unitaria, cuyos sitios vacíos a priori están ocupados por átomos que se difunden fuera del interior, creando así vacíos en el cristal.
Los defectos de Schottky se observan con mayor frecuencia cuando hay una pequeña diferencia de tamaño entre los cationes y los aniones que componen un material.
Ilustración
Ecuaciones químicas en notación Kröger-Vink para la formación de defectos de Schottky en TiO 2 y BaTiO 3 .
- ∅ ⇌ v
Ti + 2 v ••
O
- ∅ ⇌ v
Licenciado en Letras + v
Ti + 3 v ••
O
Esto se puede ilustrar esquemáticamente con un diagrama bidimensional de una red cristalina de cloruro de sodio :
Defectos ligados y diluidos
Las vacantes que componen los defectos de Schottky tienen carga opuesta, por lo que experimentan una fuerza de Coulomb mutuamente atractiva . A baja temperatura, pueden formar grupos unidos.
Los grupos unidos suelen ser menos móviles que las contrapartes diluidas, ya que varias especies necesitan moverse en un movimiento concertado para que todo el grupo migre. Esto tiene implicaciones importantes para numerosas cerámicas funcionales utilizadas en una amplia gama de aplicaciones, incluidos conductores de iones , pilas de combustible de óxido sólido y combustible nuclear . [1]
Ejemplos de
Este tipo de defecto se observa típicamente en compuestos altamente iónicos , compuestos altamente coordinados y donde solo hay una pequeña diferencia en los tamaños de los cationes y aniones de los que se compone la red del compuesto. Las sales típicas en las que se observa el trastorno de Schottky son NaCl , KCl , KBr , CsCl y AgBr . [ cita requerida ] Para aplicaciones de ingeniería, los defectos de Schottky son importantes en óxidos con estructura de fluorita , como CeO 2 , ZrO 2 cúbico , UO 2 , ThO 2 y PuO 2 . [ cita requerida ]
Efecto sobre la densidad
Normalmente, el volumen de formación de una vacante es positivo: la contracción de la red debido a las deformaciones alrededor del defecto no compensa la expansión del cristal debido al número adicional de sitios. Por tanto, la densidad del cristal sólido es menor que la densidad teórica del material.
Ver también
Referencias
- Kittel, Charles (2005). Introducción a la física del estado sólido (8ª ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-41526-8.[ página necesaria ]
Notas
- ^ a b Burr, PA; Cooper, MWD (15 de septiembre de 2017). "Importancia de los efectos elásticos de tamaño finito: defectos neutros en compuestos iónicos". Physical Review B . 96 (9): 094107. arXiv : 1709.02037 . Código bibliográfico : 2017PhRvB..96i4107B . doi : 10.1103 / PhysRevB.96.094107 .