Defecto de Schottky vs Defecto de Frenkel: diferencia y comparación

Puntos clave

1. Composición del defecto: Los defectos de Schottky y Frenkel son tipos de defectos puntuales en los cristales. Un defecto de Schottky ocurre cuando un par de iones con carga opuesta abandonan sus sitios de red, creando una vacante. Un defecto de Frenkel, también conocido como defecto de dislocación, ocurre cuando un ion abandona su sitio reticular correcto y se mueve a un sitio intersticial, creando una vacante y un intersticial.
2. Efecto sobre la densidad: Un defecto de Schottky implica la eliminación de un par de iones de la red, lo que reduce la densidad total del cristal. Sin embargo, un defecto de Frenkel no implica la eliminación de iones, solo una reorganización dentro del cristal. Por lo tanto, no altera la densidad.
3. Común en cristales específicos: Los defectos de Schottky se encuentran más comúnmente en cristales con un alto número de coordinación y cationes y aniones de tamaño similar, como los haluros alcalinos. Los defectos de Frenkel son más comunes en cristales donde la diferencia en los tamaños iónicos es significativa, ya que esto permite que iones más pequeños ocupen fácilmente sitios intersticiales. Esto se ve en los haluros de plata.

¿Qué es el defecto de Schottky?

Un defecto de Schottky también se conoce como defecto estequiométrico. Esto se debe a que la composición química general del cristal es la misma independientemente de las vacantes. Es uno de los defectos puntuales que se forman cuando se elimina un número igual de aniones y cationes de la red cristalina. Estos aniones y cationes faltantes forman espacios vacíos o vacantes en sus posiciones.

Estos son comunes en compuestos altamente iónicos como los haluros metálicos y alcalinos. El factor que afecta o influye en este defecto es la alta temperatura. NaCl, CsCl y KBr son algunos ejemplos de defectos de Schottky.

¿Qué es el defecto de Frenkel?

Un defecto de Frenkel también se conoce como defecto no estequiométrico. Esto se debe a que la composición química general del cristal se desvía ligeramente de su composición real, pero mantiene la neutralidad de carga del compuesto. También es uno de los defectos puntuales que se pueden encontrar comúnmente en el cristal iónico o en los materiales semiconductores. Además, son comunes en materiales que tienen grandes diferencias de tamaño tanto de aniones como de cationes.

Se forma cuando un catión migra desde un sitio intersticial y se forma un catión intersticial. Ocurre debido a la alta temperatura, lo que resulta en una mayor movilidad de los átomos de la red cristalina. AgBr, Pbl2 y ZnS son algunos ejemplos de defectos de Frenkel.

Diferencia entre el defecto de Schottky y el defecto de Frenkel

1. La naturaleza del defecto de Schottky también se denomina defecto estequiométrico, mientras que, por otro lado, la naturaleza del defecto de Frenkel también se denomina defecto no estequiométrico. 
2. En el defecto de Schottky, se dice que la densidad de los defectos es baja ya que las vacantes y los sitios intersticiales se forman de manera equilibrada. En contraste con esto, en el defecto de Frenkel, la densidad del defecto es alta ya que las vacantes y los sitios intersticiales se forman de manera desequilibrada.      
3. El defecto de Schottky se forma cuando se crea un número igual de vacantes de aniones y cationes. Al mismo tiempo, el defecto de Frenkel se forma cuando un catión migra desde un sitio intersticial y se forma un catión intersticial.
4. El defecto de Schottky es común en compuestos altamente iónicos como los haluros metálicos y alcalinos. Mientras que, por otro lado, el defecto de Frenkel es común en compuestos que tienen grandes diferencias en los tamaños de aniones y cationes.
5. El efecto de la densidad sobre el defecto de Schottky es que reduce su densidad cristalina. En comparación, no existe tal efecto de densidad en el defecto de Frenkel.
6. El defecto de Schottky puede afectar el cambio en las propiedades mecánicas, ya que causa fragilidad. Al mismo tiempo, en el defecto de Frenkel, la extensión de la formación del defecto decide el cambio en las propiedades mecánicas.
7. El defecto de Schottky influye en la conductividad eléctrica de algunos compuestos iónicos. Mientras que, por otro lado, el defecto de Frenkel influye o afecta las propiedades eléctricas. 
8. Los defectos de Schottky son menos estables, mientras que, por otro lado, los defectos de Frenkel son más estables. 
9. Ejemplos de defectos de Schottky son NaCl, CsCl y KBr. Mientras que por otro lado, ejemplos de defectos de Frenkel son AgBr, Pbl₂y ZnS.

Comparación entre el defecto de Schottky y el defecto de Frenkel

Parámetro de comparación	Defecto de Schottky	Defecto de Frenkel
Naturaleza	Defecto estequiométrico	Defecto no estequiométrico
Densidad	Baja densidad de defectos	Alta densidad de defectos
Formación de defectos	Se forma cuando se crea un número igual de vacantes de aniones y cationes.	Se forma cuando un catión migra desde un sitio intersticial y se forma un catión intersticial.
Común en	Son más comunes en compuestos altamente iónicos como: haluros metálicos y alcalinos.	Son comunes en compuestos que tienen grandes diferencias en los tamaños de aniones y cationes.
Efecto sobre la densidad	Bajo	ningún efecto
Propiedades mecánicas	Fragilidad	Dependiendo de la extensión de la formación del defecto.
Propiedades Eléctricas	Influye en la conductividad eléctrica	Afecta las propiedades eléctricas.
Estabilidad	Menos estable	Mas estable
Ejemplos	NaCl, CsCl, KBr	AgBr, Pbl2, ZnS

Referencias

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

Última actualización: 21 de agosto de 2023