Agropecuaria

DEFECTOS RETICULARES

INTRODUCCIÓN
Por encima de 0 K, todas las estructuras tienen defectos:

Puntuales
Intrínsecos (Schottky o Frenkel)
Extrínsecos
Lineales
CONCENTRACIÓN DE DEFECTOS

La formación de un defecto requiere un consumo de energía, pero conlleva un aumento de entropía, que puede compensarla. Las concentraciones de defectos Schottky (nS) y Frenkel (nF) pueden calcularse:

nS = Nexp (-HS/2RT)
nF = (N Ni)1/2 exp (-HF/2RT)

N = número de posiciones reticulares
Ni = el número de posiciones intersticiales.

DEFECTOS EXTRÍNSECOS

Son generalmente formados por el dopado de un cristal

CONDUCTIVIDAD IÓNICA EN SÓLIDOS

Es el transporte de iones por la aplicación de un campo eléctrico externo y está relacionada con la presencia de defectos. Puede explicarse por dos mecanismos:de vacantes o intersticial. La conductividad iónica viene dada por
conductividad = n Ze (movilidad). Si en un cristal de NaCl, un catión Na+ va a desplazarse, tienen dos mecanismos para desplazarse de un hueco octaédrico a otro. La coordinación en torno al catión evoluciona para vencer una energía de activación Ea. La movilidad depende de la temperatura según la expresión de Arrhenius
movilidad =movilidad0 exp (-Ea/kT). Con ello, resulta conductividad= (conductividad0/T) exp (-Ea/RT)

Al representar ln (conductividadT) frente a 1/T (a veces ln(conductividad)) se obtiene una recta de pendiente -Ea. La representación es quebrada si existen impurezas, de modo que el segmento correspondiente a menor temperatura es debido a vacantes extrínsecas (a baja temperatura la concentración devacantes intrínsecas es mínima). En esta región extrínseca la movilidad depende sólo de la movilidad de los iones debida a estos defectos extrínsecos, cuya dependencia con la temperatura viene dada por movilidad = movilidad0 exp (-Ea/kT). A temperaturas altas la concentración de defectos intrínsecos es alta y vendrá dada por nS = N exp (-HS/2kT) y la conductividad en la región intrínseca vendrá dada porconductividad = (conductividad'/T) exp (-Ea/kT) exp (-HS/2kT). Al representar ln (conductividadT) frente a 1/T la pendiente dará la energía, con la componente de activación y la de formación de los defectos Schottky. Se puede encontrar una expresión similar para los defectos Frenkel.

ELECTROLITOS SÓLIDOS

Una batería es una celda electroquímica que produce corriente eléctrica a voltaje constantemediante una reaccion química. La fuerza electromotriz producida E, está relacionada con la variación de energía de la reacción. Los iones del electrolito son oxidados o reducidos en un electrodo, de modo que los electrones son liberados en el ánodo y, a través del circuito externo, llegan al cátodo. Las baterías de estado sólido funcionan en un intervalo amplio de temperatura, larga vida media ytamaño pequeño. Por ejemplo, las baterías de marcapasos de LiI.

CONDUCTORES IÓNICOS RÁPIDOS

Son sólidos iónicos con mayor conductividad que la típica para este tipo de compuestos. Se conocen desde 1913 (Tubandt, alpha-AgI).

alpha-AgI Por encima de 146deg.C la fase alpha del AgI es 10.000 veces más conductora que las fases beta y gmma, estables por debajo de 146deg.C. En la estructura alpha,por celda unidad, hay dos yoduros (uno en el centro y 8/8 en los vértices) y dos Ag+. Pero estos cationes Ag+ pueden ocupar muchas posiciones: 6 posiciones octaédricas, 12 posiciones tetraédricas y 24 posiciones trigonales. Los cationes Ag+ están contínuamente pasando de una posición tetraédrica a otra, a través de los trigonales, creando y destruyendo defectos Frenkel.

RbAg4I5 Este yoduro mixtotiene una conductividad iónica de 25 S/m a temperatura ambiente, con una energía de activación de 0.07 eV. La estructura es distinta, con una red rígida de Rb+ y I- y Ag+ móviles.

Óxido de circonio estabilizado: Sensores de oxígeno A temperatura muy elevada el óxido de circonio presenta una fase tipo fluorita. Si se añade CaO y se calienta a 1600deg.C se obtiene una fase tipo fluorita estable...