Defectos Puntuales

Defectos Puntuales

Son interrupciones localizadas en arreglos atómicos o iónicos.Esta alteración afecta una región donde intervienen varios átomos o iones en unaestructura cristalina.Se pueden introducir por ello movimiento de los átomos o iones al aumentar laenergía por el calentamiento, por el procesamiento, por la introducción deimpurezas o por dopado.Hay seis tipos de defectos puntuales:vacancia; átomo intersticial, átomo desustitución pequeño; átomo de sustitución grande; defecto de Frenkel y defecto deScottky.



VACANTE

Constituye el defecto puntual más simple. Es un hueco creado por la perdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales duranteel crecimiento de los cristales. También puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad de los átomos. (Figura 1)

Son las imperfecciones más comunes en los cristales. Se dan hasta una por cada 10000 átomos. Las vacantes de no equilibrio tienen tendencia a agruparse formando clusters, que forman divacantes o trivacantes. Las vacantes puedentransladarse cambiando su posición con sus vecinos. Este proceso es importante en la migración o difusión de los átomos en el estado sólido, sobre todo a altas temperaturas donde la movilidad de los átomos es mayor.

DEFECTOS INSTERSTICIALES

Algunas veces, un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada formando un defecto llamado “Defecto intersticial”. Generalmente este tipo de defecto introduce relativamente grandes distorsiones en los alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no es muy probable. Se pueden introducir en una estructura por radiación. (Figura 2)

IMPUREZAS EN SÓLIDOS

Este defecto seintroduce cuando un átomo es reemplazado por un átomo diferente. El
átomo sustituyente puede ser más grande que el átomo original y en ese caso los átomos alrededor están a compresión ó puede ser más pequeño que el átomo original y en este caso los átomos circundantes estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una impureza o como una adición deliberada en una aleación. (Figura 3)Dependiendo de la clase de impureza que se halle en el cristal, de su concentración y de la temperatura se formará en el cristal una SOLUCIÓN SÓLIDA. Cuando se habla desolución sólida hay que hacer claridad sobre algunos términos:

-Soluto: Es el elemento o compuesto dentro de la solución sólida, que se encuentra
en menor concentración

-Solvente: Es el elemento dentro de la soluciónsólida, que se encuentra en mayor
concentración.

Una solución sólida se forma cuando átomos de soluto se adicionan al material y la estructura cristalina original se mantiene. Se puede asimilar a una solución líquida en la que también los átomos que constituyen las impurezas (soluto) están distribuidos al azar y uniformemente dispersos dentro del sólido.

Los defectos puntuales de impurezasdentro de las soluciones sólidas pueden generarse por dos mecanismos:

-Sustitución: Aquí el soluto o las impurezas reemplazan a átomos originales. Esto
se da cuando los átomos que constituyen el soluto y el solvente cumplen
los siguientes requerimientos (Reglas de Hume-Rothery):
*Los radios atómicos no difieran más del 15%
*Las estructuras cristalinas deben ser las mismas
*Laselectronegatividades deben ser similares ya que de otra manera reaccionarían y se formarían nuevos compuestos
*Deben tener la misma valenciaUn ejemplo de solución sólida en metales lo constituyen el Cobre y el Níquel.
-Intersticial: Aquí los átomos de las impurezas llenan los vacíos o intersticios dentro del material original. En la mayoría de los materiales metálicos el empaquetamiento atómico es alto y los...