Я.И. дефект представляет собой тип точечного дефекта в кристаллических твердых телах , названных в честь его первооткрывателя Якова Френкеля . [1] Дефект образуется, когда атом или меньший ион (обычно катион ) покидает свое место в решетке, создавая вакансию , и становится межузельным , оседая в соседнем месте. [2] В элементарных системах они в основном генерируются во время облучения частицами , поскольку их энтальпия образования обычно намного выше, чем у других точечных дефектов, таких как вакансии, и, следовательно, их равновесная концентрация в соответствии сРаспределение Больцмана ниже предела обнаружения. [ необходима цитата ] В ионных кристаллах, которые обычно обладают низким координационным числом или значительной разницей в размерах ионов, этот дефект может возникать также спонтанно, когда меньший ион (обычно катион ) находится в дислокации. [ необходима цитата ]
Влияние на плотность [ править ]
Несмотря на то, что дефекты Френкеля связаны только с миграцией ионов внутри кристалла, общий объем и, следовательно, плотность не обязательно изменяются: в частности, для плотноупакованных систем расширение решетки из-за деформаций, вызванных межузельным атомом, обычно преобладает над сжатие решетки из-за вакансии, приводящее к уменьшению плотности. [ необходима цитата ]
Примеры [ править ]
Дефекты Френкеля проявляются в ионных твердых телах с большой разницей в размерах аниона и катиона (причем катион обычно меньше из-за повышенного эффективного заряда ядра ).
Некоторые примеры твердых тел с дефектами Френкеля:
- сульфид цинка ,
- хлорид серебра (I) ,
- бромид серебра (I) (также есть дефекты Шоттки ),
- иодид серебра (I) .
Это связано со сравнительно меньшим размером ионов Zn 2+ и Ag + .
Например, рассмотрим решетку, образованную ионами X n - и M n + . Предположим, что ион M покидает подрешетку M, оставляя подрешетку X неизменной. Количество образовавшихся междоузлий будет равно количеству образовавшихся вакансий.
Одна из форм реакции дефекта Френкеля в MgO с оксидным анионом, покидающим решетку и переходящим в междоузлия, записана в обозначениях Крегера – Винка :
- Mg×
Mg + O×
O → O
я + v••
O + Mg×
Mg
Это можно проиллюстрировать на примере кристаллической структуры хлорида натрия. Приведенные ниже диаграммы представляют собой схематические двумерные изображения.
См. Также [ править ]
- Переходная спектроскопия глубокого уровня (DLTS)
- Дефект Шоттки
- Эффект Вигнера
- Кристаллографический дефект
Ссылки [ править ]
- ↑ Френкель, Яков (1926). «Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (О тепловом движении в твердых телах и жидкостях)». Zeitschrift für Physik . Springer. 35 (8): 652–669. Bibcode : 1926ZPhy ... 35..652F . DOI : 10.1007 / BF0137981 .
- ^ Эшкрофт и Мермин (1976). Химия твердого тела . Cengage Learning. С. 620 . ISBN 0030839939.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Киттель, Чарльз (2005). Введение в физику твердого тела (8-е изд.). Вайли. С. 585–588 . ISBN 0-471-41526-X.
