Difetto Schottky vs Frenkel: differenza e confronto

Punti chiave

1. I difetti di Schottky si verificano nei cristalli ionici con una grande differenza di dimensioni tra cationi e anioni. Coinvolgono coppie di posti vacanti di cationi e anioni, con conseguente squilibrio stechiometrico e non stechiometria. I difetti di Schottky diminuiscono la densità del cristallo.
2. I difetti di Frenkel si verificano anche nei cristalli ionici con una grande differenza dimensionale catione-anione, ma i cationi sono molto più piccoli. Nei difetti di Frenkel, un catione viene spostato dal suo sito reticolare e occupa una posizione interstiziale, creando una vacanza anionica. I difetti di Frenkel non portano a squilibri stechiometrici o cambiamenti di densità significativi.
3. Entrambi i difetti di Schottky e di Frenkel comportano la presenza di posti vacanti all'interno dei reticoli cristallini, ma i difetti di Schottky creano coppie di posti vacanti, mentre i difetti di Frenkel comportano lo spostamento dei cationi e le posizioni interstiziali. La carica complessiva del cristallo rimane neutra in entrambi i casi.

Cos'è il difetto di Schottky?

Un difetto di Schottky si verifica nei cristalli ionici. Si verifica quando un numero uguale di cationi e anioni manca dai rispettivi siti reticolari. Porta a un difetto di posto vacante. Questo difetto può essere causato da vibrazioni termiche.

Un altro motivo di questo difetto può essere dovuto alle impurità durante la crescita dei cristalli. È ampiamente visto nei cristalli ionici che condividono somiglianze con dimensioni di cationi e anioni come NaCl o KCl. Questo difetto prende di mira le proprietà fisiche di un cristallo. La densità e il punto di fusione del cristallo vengono compromessi.

La massa del reticolo si riduce nel difetto di Schottky e, nel processo, gli ioni e gli atomi escono dal reticolo. Non ci sono invece variazioni nel valore della costante dielettrica.

Cos'è il difetto di Frenkel?

Un difetto di Frenkel si verifica nelle strutture cristalline. Può verificarsi sia in cristalli ionici che covalenti. La struttura cristallina più comune per questo difetto è quella con piccoli ioni, ad esempio gli alogenuri di metalli alcalini.

Yakov Frenkel ha scoperto questo difetto e nel suo nome è stato inserito il nome di questo difetto. Questo difetto altera le proprietà dei cristalli ionici. Aumenta la conduttività elettrica del cristallo.

Cose che possono causare difetti di Frenkel per diversi motivi. L'alta temperatura e il doping chimico sono alcuni dei motivi per quelli. Il difetto inizia quando uno ione si sposta dal suo sito reticolare originale per occupare un sito interstiziale all'interno della cornice cristallina. Ciò porta a un difetto di posto vacante nel sito del reticolo originale e un difetto interstiziale nel nuovo sito occupato dallo ione.

Differenza tra Schottky e difetto di Frenkel

1. I difetti di Schottky si verificano quando un numero uguale di cationi e anioni manca dai rispettivi siti reticolari. Crea difetti di posti vacanti. D'altra parte, i difetti di Frenkel si verificano quando uno ione viene spostato dal suo sito reticolare e si sposta in un sito interstiziale.
2. La densità dei difetti Schottky è inferiore a quella dei difetti Frenkel.
3. I difetti di Schottky lasciano un impatto sulla densità e sul punto di fusione di un cristallo. D'altra parte, i difetti di Frenkel influiscono sulle proprietà ottiche ed elettriche di un cristallo.
4. I difetti Schottky sono riscontrabili nei composti ionici come NaCl e KCl, mentre i difetti Frenkel influenzano composti come ZnS e AgBr.
5. I difetti di Frenkel si osservano a temperature più elevate e i difetti di Schottky, al contrario, si verificano a temperature più basse.
6. Nel caso dei difetti di Schottky, la massa del reticolo è ridotta, mentre, nei difetti di Frenkel, la massa del reticolo non subisce variazioni.

Confronto tra Schottky e difetto di Frenkel

Parametro di confronto	Difetto di Schottky	Difetto di Frenkel
Densità	La sua densità è inferiore.	Ha una densità maggiore.
Temperatura	È più comune a temperature più basse.	È più comune a temperature più basse.
Emittente	Non può portare alla diffusione di ioni.	Può provocare la diffusione di ioni.
Avvenimento	Si verifica nei cristalli ionici.	Si verifica in entrambi i cristalli ionici e covalenti.
formazione	I difetti di Schottky sono originati dall'attrazione reciproca di cationi e anioni.	I difetti di Frenkel si sviluppano a causa dell'energia relativamente bassa richiesta dal catione per spostarsi nel sito interstiziale.
Massa del reticolo	Con questo difetto, la massa del reticolo si riduce.	Con questo difetto, la massa del reticolo rimane così com'è.
Posizione di atomi e ioni	Qui, gli atomi e gli ioni lasciano il reticolo.	Qui atomi e ioni lasciano il loro posto ma rimangono all'interno del reticolo.

Riferimenti

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

Ultimo aggiornamento: 14 ottobre 2023