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Tema 3: Defectos y no estequiometría.

1.- Introducción

Las propiedades que posee un sólido y que por tanto limita sus aplicaciones son, su composición, su estructura y el enlace.

1.1.- Niveles estructurales

Dentro de la estructura en sí podemos distinguir tres niveles estructurales:

estructura cristalina de sólidos perfectos o ideales


estructura de defecto


textura desólidos policristalinos: un sólido inorgánico está constituido por granos, estos granos en su interior tienen una estructura ideal o ,mucho mas frecuente, defectuosa. Los granos son de distinto tamaño y forma, además la orientación cristalográfica difiere de la del grano adyacente. (Zona entre granos = limite de grano)


Propiedades condicionadas por la estructura cristalina ideal; es el caso de lapropiedad dureza en el carbono, C, si este tiene estructura cristalina ideal tipo diamante. En cambio si posee estructura ideal tipo grafito el carbono es blando, por lo que podemos concluir que la estructura condiciona la propiedad mecánica dureza.


Propiedades condicionadas por la estructura real y la defectuosa; es el caso del silicio y del arseniuro de galio, AsGa. Ambas sustancias sonsemiconductores, esta propiedad viene determinada por la estructura cristalina ideal de ambas sustancias ( estructura tipo diamante), y por su estructura defectuosa consecuencia del dopado de estas sustancias.


Influencia de la textura; este nivel estructural influye en la dureza, ya que cuanto mayor es el número de granos en el sólido y más pequeños sean estos granos, habrá un mayor límite degrano, por tanto ese sólido será más duro que otro con menos granos y más grandes, esto es consecuencia de la mayor zona de frenado para las dislocaciones.


La textura también condiciona propiedades electrónicas como podemos observar en el caso del cerámico titanato de bario, BaTiO3, al igual que la mayoría de los cerámicos es una sustancia aislante, al doparlo con por ejemplo La, entonces elTiBaO3 será semiconductor. A este semiconductor lo podemos encontrar de dos formas como un monocristal (un solo grano) o como policristal. Mientras que el monocristal no presenta efecto PTCR, si lo hace el policristal.

PTCR es el acrónimo de “Resistencia con coeficiente de temperatura positivo”, consiste en que el material a bajas temperaturas es semiconductor, a partir de una cierta temperatura,temperatura de Curie, pasa de ser semiconductor a ser aislante. Para el BaTiO3 policristalino, esta Tc es ~125ºC y pasa de tener una resistencia de 10 a una de 10-8 ohmios, . Además a está temperatura pasa de ferroeléctrico a paraeléctrico y pasa de estructura de perovskita tetragonal a perovskita cúbica. Este mismo cambio en la estructura y en el ferromagnetismo se da en el titanato de bariomonocristal, pero sin embargo no presenta efecto PTCR, por lo que podemos deducir que el efecto PTCR se relaciona con la textura de grano, ya que en el monocristal no existe.

Esta propiedad de algunos materiales, se utiliza para impedir que se quemen los motores, ya que al sobrecalentarse los alrededores de este, el material pasaría a ser aislante y se cortaría la corriente eléctrica (secadores depelo, batidoras,...)

1.2.- Definición de defecto, justificación de su presencia, cantidad y tipo.

Un sólido ideal es aquel que tienen todos los átomos o iones que le corresponden, que estos están en sus sitios correctos y que además están quietos, por lo que los sólidos ideales solo existen en el cero absoluto, por encima de este valor de temperatura tendremos sólidos reales debido a que yalos átomos o iones están vibrando y al vibrar puede que se pierda alguno, apareciendo vacantes o incluso que se ocupen los intersticios.

Entonces las características de un sólido cristalino ideal son la regularidad y la periodicidad.

Definimos defecto como una variación en el reordenamiento periódico y regular de los átomos o moléculas en el cristal.

'Propiedades de sólidos'
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