Defectos en Solidos

DEFECTOS EN SOLIDOS

5.1 Introducción:
Hasta el día de hoy se ha asumido que el orden perfecto existe a través de materiales cristalinos en escalas atómicas. Sin embargo, tal solido idealizado no existe, todo contiene grandes números de distintos defectos o imperfecciones.
Un defecto cristalino se refiere a una irregularidad celosía teniendo uno o mas de sus dimensiones del orden de undiámetro atómico. La clasificación de las imperfecciones cristalinas están hechas frecuentemente según a la geometría o dimensión del defecto. En gran parte las diferentes imperfecciones son discutidas en este capitulo, incluyendo los defectos puntuales, los defectos lineales, los defectos interfaciales o volumétricos.

5.2 Defectos puntuales en metales
Una vacante o sitio de red vacante es lo massimple de un defecto puntual. Todos los solidos cristalinos contienen vacantes, de hecho, no es posible crear dicho material que sea libre de estos defectos. El numero de equilibrio de vacantes N, de una cantidad dada de un material depende y aumenta con la temperatura de acuerdo a la siguiente formula




En esta expresión, N es el numero total de sitios atómicos, Qv, es la energíarequerida para la formación de la vacante, T es la temperatura absoluta en grados Kelvin, y k es el gas o la constante de Boltzmann. Para muchos metales, la fracción de vacantes Nv/N solo están por debajo de la temperatura de fusión con el fin de 10-4; esto significa que, un sitio de red fuera de 10,000 estará vacío.
Un auto-intersticial es un atomo de cristal que esta concurrido dentro de un sitiointersticial, es un pequeño espacio que bajo circunstancias ordinarias no esta ocupado. Este tipo de defecto esta representado en la siguiente figura.



5.3 Defectos puntuales en cerámicos
Los defectos puntuales que involucran átomos de acogida pueden existir en compuestos cerámicos. Así como en los metales, ambos, vacantes e intersticiales son posibles; sin embargo, debido a que losmateriales cerámicos contienen iones de al menos dos tipos, los defectos para cada tipo de ion pueden ocurrir.
La expresión defectos estructurales es utilizada con frecuencia para designar los tipos de concentraciones de defectos atómicos en los cerámicos. Debido a que los átomos existen como iones cargados, cuando los defectos estructurales son considerados, las condiciones de electro neutralidad debenser mantenidas. La electro neutralidad es el estado que existe cuando hay números equivalentes de cargas positivas o negativas en los iones.

DEFECTOS FRENKEL
Los números equilibrados de ambos defectos de Frenkel y Schottky se incrementan y dependen de la temperatura de una manera similar a los números de vacantes en los metales. Para los defectos de Frenkel, el numero de los defectos paresen los vacantes e intersticiales en los cationes (Nfr) depende de la temperatura según la siguiente expresión:



Aquí Qfr es la energía requerida para la formación de cada defecto Frenkel, y N es el total de números de sitios de redes. El segundo factor esta presente en el denominador del exponencial porque dos defectos están asociados con cada defecto Frenkel.

DEFECTOS SCHOTTKY
Otrotipo de defecto encontrado en materiales AX es un par catión vacante – anión vacante mejor conocido como un defecto Schottky. Este defecto puede ser pensado como un defecto creado mediante la eliminación de un catión y un anión del interior de un cristal y después colocándolos a ambos en la superficie externa. Desde que ambos cationes y aniones tengan la misma carga, y desde que cada vacante de aniónexista una vacante de catión, la carga neutra del cristal será mantenida.

La proporción de cationes a aniones no esta alterada por la formación de ninguno de los defectos Schottky o Frenkel. Si otros defectos no están presentes, el material se dice que es estequiométrico. La no estequimetría puede ocurrir para algunos materiales cerámicos en los cuales los dos estados de valencia existen...