Bachiller

Defectos intrínsecos

Debido a la importancia de la temperatura de fusión Tm como parámetro, defectos y propiedades de difusión es usual usa como parámetro T/Tm   para comparar los diferentes materiales, pues a igual temperatura la concentración de defectos para el MgO  (Tm=2825ºC) es en muchos ordenes diferente a las halitas (NaCl, KCl, LiF) cuya Tm=1000ºC.Hay dos tipos de clasificaciones dependiendo de la estequiometria.

1. Compuestos estequeométricos: ocurren cuando el defecto no cambia el radio de los cationes y aniones, como es el caso de Frenkel y Schottky.

2. Compuestos no estequeométricos: ocurre en los casos en que un ion puede existir en dos valencias simultaneas como el caso del Fe2+-Fe3+  en tales casos FeO las vacancias causan modificacionesen el radio iónico como se muestra en la figura la vacante de Fe2+

Equilibrio de defectos schottky y frenkel


DEFECTO SCHOTTKY
Es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos. Para mantener la neutralidad,
deben perderse de la red tanto un catión como un anión.





DEFECTO FRENKEL
Es una imperfección combinada Vacancia – Defecto intersticial. Ocurrecuando un ion
salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial dejando entonces una
vacancia.




Defectos extrínsecos
Este es el caso donde los defectos en la red son creados como resultado de la disolución de soluto en el solvente sólido (Host) el cual se lo considera un cristal puro. En cristal resultante no puro laspropiedades eléctricas, mecánicas y ópticas esta dominada por estas impurezas. En la práctica estas impurezas no pueden eliminarse aún si se partiese de un cristal purificado. De ahora en más se considerará la incorporación de impurezas desde el punto de vista de una reacción química.

Consideremos la incorporación de NiO (soluto) en MgO (solvente) en una atmósfera pobre en oxígeno.Las reaccines simultáneas  son:


NiO⇔ MgONixMg+O O 
O O⇔VO00+2e′ +21O 2 
Mg 00+2e′ ⇔Mg 
En este caso el Ni2+ desplaza al Mg2+ pues el radio iónico del Ni en coordinación 6 es un 4% menor al Mg en coordinación6  en la medida que eloxigeno se valla eliminando. El balance de cargas se verifica sin la creación de ningún tipo de defecto.

Consideremos la disolución de Al2O3 en MgO, también ocurrirá una sustitución del Mg2+ por Al3+  pero a diferencia del caso anterior se debe crear un defecto para verificar  el balance de carga y sitio. Para simplificar la ecuación estequeométrica principal es:Al 2O 3⇔ MgO2Al0Mg+3O O+V′′Mg 

Donde la vacancia compensa la carga. La creación de defectos en este caso causa la reducción del punto de fusión del MgO por ejemplo.

En cambio la disolución de MgO en Al2O3 en este caso el Mg2+ puede ingresar se dos formas dependiendo de la temperatura de la reacción. En el caso de altas temperaturas la reacción es por sustitución:2 MgO⇔ Al 2O 32Mg′Al+ 2O O+VO00

En el caso de bajas temperaturas el inverso es intersticial

3 MgO⇔ Al 2O 33Mgi00+ 3 O O+2 V′′′Al

Y el variante auto compensado donde el Mg2+ ingresa por ambos mecanismos a bajas temperaturas.
3 MgO⇔ Al 2O 3Mgi00+Mg′Al+3 O O
Efectos del dopado sobre el equilibrio químicoEn un proceso químico, el equilibrio químico es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una reacción química evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa. La velocidad de reacción de las reacciones...