عيب شوتكي مقابل فرنكل: الفرق والمقارنة

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تحدث عيوب شوتكي في البلورات الأيونية مع اختلاف كبير في الحجم بين الكاتيونات والأنيونات. أنها تنطوي على أزواج من الكاتيونات وأنيون الوظائف الشاغرة ، مما يؤدي إلى عدم توازن متكافئ وقياس nonstoichiometry. تقلل عيوب شوتكي من كثافة البلورة.
2. تحدث عيوب Frenkel أيضًا في البلورات الأيونية مع اختلاف كبير في حجم الكاتيون والأنيون ، لكن الكاتيونات أصغر بكثير. في عيوب Frenkel ، يتم إزاحة الكاتيون من موقعه الشبكي ويحتل موقعًا بينيًا ، مما يؤدي إلى وجود شاغر في الأنيون. لا تؤدي عيوب Frenkel إلى عدم توازن متكافئ أو تغييرات كبيرة في الكثافة.
3. تتضمن عيوب Schottky و Frenkel وجود شواغر داخل المشابك البلورية ، لكن عيوب Schottky تخلق أزواجًا شاغرة ، بينما تتضمن عيوب Frenkel إزاحة الكاتيونات والمواضع البينية. تظل الشحنة الكلية للبلورة محايدة في كلتا الحالتين.

ما هو عيب شوتكي؟

يحدث عيب شوتكي في البلورات الأيونية. يحدث عندما يكون عدد متساوٍ من الكاتيونات والأنيونات مفقودًا من مواقع الشبكة الخاصة بهما. يؤدي إلى خلل في الوظيفة الشاغرة. يمكن أن يحدث هذا العيب بسبب الاهتزازات الحرارية.

سبب آخر لهذا العيب يمكن أن يكون الشوائب أثناء نمو البلورات. يظهر بشكل كبير في البلورات الأيونية التي تشترك في أوجه التشابه مع أحجام الكاتيون والأنيون مثل NaCl أو KCl. يستهدف هذا العيب الخصائص الفيزيائية للبلورة. تتعرض كثافة وانصهار البلورة للخطر.

يتم تقليل كتلة الشبكة في عيب شوتكي ، وفي هذه العملية ، تخرج الأيونات والذرات من الشبكة. ومع ذلك ، لا توجد تعديلات في قيمة ثابت العزل.

ما هو عيب فرنكل؟

يحدث عيب فرينكل في الهياكل البلورية. يمكن أن يحدث في كل من البلورات الأيونية والتساهمية. التركيب البلوري الأكثر شيوعًا لهذا العيب هو تلك التي تحتوي على أيونات صغيرة ، على سبيل المثال ، هاليدات الفلزات القلوية.

اكتشف ياكوف فرنكل هذا العيب ، وباسمه تم وضع اسم هذا العيب. هذا الخلل يغير خصائص البلورات الأيونية. إنه يزيد من التوصيل الكهربائي للبلور.

الأشياء التي يمكن أن تسبب عيوب Frenkel تحدث لعدة أسباب. ارتفاع درجة الحرارة والمنشطات الكيميائية هي أسباب قليلة لذلك. يبدأ الخلل عندما يتحرك أيون من موقعه الشبكي الأصلي ليحتل موقعًا بينيًا داخل الإطار البلوري. يؤدي هذا إلى خلل في الشاغر في موقع الشبكة الأصلي وخلل خلالي في الموقع الجديد الذي يشغله الأيون.

الفرق بين عيب شوتكي وفرينكل

1. تحدث عيوب شوتكي عندما يكون عدد متساوٍ من الكاتيونات والأنيونات مفقودًا من مواقع الشبكة الخاصة بهما. يخلق عيوبًا في الوظائف الشاغرة. من ناحية أخرى ، تحدث عيوب Frenkel عندما ينزاح أيون من موقعه الشبكي وينتقل إلى موقع خلالي.
2. كثافة عيوب شوتكي أقل من عيوب فرنكل.
3. تترك عيوب شوتكي تأثيرًا على كثافة الكريستال ونقطة انصهاره. من ناحية أخرى ، تؤثر عيوب Frenkel على الخصائص البصرية والكهربائية للبلورة.
4. تظهر عيوب شوتكي في المركبات الأيونية مثل NaCl وKCl، بينما تؤثر عيوب Frenkel على المركبات مثل ZnS وAgBr.
5. تظهر عيوب فرينكل في درجات حرارة أعلى ، وعيوب شوتكي ، على العكس من ذلك ، تحدث في درجات حرارة منخفضة.
6. في حالة عيوب Schottky ، يتم تقليل كتلة الشبكة ، بينما في عيوب Frenkel ، لا تواجه كتلة الشبكة أي تغييرات.

مقارنة بين عيب شوتكي وفرينكل

معلمة المقارنة	عيب شوتكي	عيب فرينكل
كثافة	كثافته أقل.	لديها كثافة أعلى.
درجة الحرارة	وهو أكثر شيوعًا في درجات الحرارة المنخفضة.	وهو أكثر شيوعًا في درجات الحرارة المنخفضة.
التوزيع	لا يمكن أن يؤدي إلى انتشار الأيونات.	يمكن أن يؤدي إلى انتشار الأيونات.
ظهور	يحدث في البلورات الأيونية.	يحدث في كل من البلورات الأيونية والتساهمية.
تكوين	نشأت عيوب شوتكي بسبب الجاذبية المتبادلة للكاتيونات والأنيونات.	تم تطوير عيوب Frenkel بسبب الطاقة المنخفضة نسبيًا التي تتطلبها الكاتيون للانتقال إلى الموقع الخلالي.
كتلة شعرية	مع هذا العيب ، تقل كتلة الشبكة.	مع هذا العيب ، تبقى كتلة الشبكة كما هي.
موقع الذرات والأيونات	هنا ، تخرج الذرات والأيونات من الشبكة.	هنا الذرات والأيونات تترك مكانها لكنها تبقى داخل الشبكة.

مراجع حسابات

1. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ta/d1ta10072f
2. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/acbb29/meta

آخر تحديث: 14 أكتوبر 2023