Šotkija vs Frenkela defekts: atšķirība un salīdzinājums

Atslēgas

1. Šotkija defekti rodas jonu kristālos ar lielu katjonu un anjonu izmēru atšķirību. Tie ietver katjonu un anjonu vakanču pārus, kā rezultātā rodas stehiometriskā nelīdzsvarotība un nestehiometrija. Šotkija defekti samazina kristāla blīvumu.
2. Frenkela defekti rodas arī jonu kristālos ar lielu katjonu-anjonu izmēru starpību, bet katjoni ir daudz mazāki. Frenkela defektu gadījumā katjons tiek pārvietots no režģa vietas un ieņem intersticiālu pozīciju, radot anjonu vakanci. Frenkela defekti neizraisa stehiometrisko nelīdzsvarotību vai būtiskas blīvuma izmaiņas.
3. Gan Šotkija, gan Frenkela defekti ietver brīvu vietu klātbūtni kristāla režģī, bet Šotkija defekti rada vakanču pārus, savukārt Frenkela defekti ietver katjonu pārvietošanos un intersticiālas pozīcijas. Abos gadījumos kristāla kopējais lādiņš paliek neitrāls.

Kas ir Šotkija defekts?

Šotkija defekts notiek jonu kristālos. Tas notiek, ja attiecīgajās režģa vietās trūkst vienāda skaita katjonu un anjonu. Tas noved pie vakances defekta. Šo defektu var izraisīt termiskās vibrācijas.

Vēl viens šī defekta iemesls var būt piemaisījumi kristāla augšanas laikā. Tas ir ļoti redzams jonu kristālos, kuriem ir līdzības ar katjonu un anjonu izmēriem, piemēram, NaCl vai KCl. Šis defekts ir vērsts uz kristāla fizikālajām īpašībām. Kristāla blīvums un kušanas temperatūra tiek apdraudēta.

Šotki defekta gadījumā režģa masa samazinās, un šajā procesā no režģa iziet joni un atomi. Tomēr dielektriskās konstantes vērtība nemainās.

Kas ir Frenkela defekts?

Frenkela defekts notiek kristāla struktūrās. Tas var rasties gan jonu, gan kovalentos kristālos. Visbiežāk šim defektam ir kristālu struktūra ar maziem joniem, piemēram, sārmu metālu halogenīdi.

Jakovs Frenkels atklāja šo defektu, un viņa vārdā ir ievietots šī defekta nosaukums. Šis defekts maina jonu kristālu īpašības. Tas palielina kristāla elektrisko vadītspēju.

Lietas, kas var izraisīt Frenkela defektus vairāku iemeslu dēļ. Augsta temperatūra un ķīmiskais dopings ir daži to iemesli. Defekts sākas, kad jons pārvietojas no sākotnējās režģa vietas, lai kristāla rāmī ieņemtu intersticiālu vietu. Tas izraisa brīvas vietas defektu sākotnējā režģa vietā un intersticiālu defektu jaunajā vietā, ko aizņem jons.

Atšķirība starp Šotkija un Frenkela defektu

1. Šotkija defekti rodas, ja attiecīgajās režģa vietās trūkst vienāda skaita katjonu un anjonu. Tas rada vakances defektus. No otras puses, Frenkela defekti rodas, kad jons tiek pārvietots no tā režģa vietas un pārvietojas uz intersticiālu vietu.
2. Šotkija defektu blīvums ir mazāks nekā Frenkela defektu blīvums.
3. Šotkija defekti atstāj ietekmi uz kristāla blīvumu un kušanas temperatūru. No otras puses, Frenkela defekti ietekmē kristāla optiskās un elektriskās īpašības.
4. Šotkija defekti ir redzami jonu savienojumos, piemēram, NaCl un KCl, savukārt Frenkela defekti ietekmē tādus savienojumus kā ZnS un AgBr.
5. Frenkela defekti ir redzami augstākā temperatūrā, un Šotki defekti, gluži pretēji, notiek zemākā temperatūrā.
6. Šotkija defektu gadījumā režģa masa tiek samazināta, savukārt Frenkela defektu gadījumā režģa masa nemainās.

Šotkija un Frenkela defekta salīdzinājums

Salīdzināšanas parametrs	Šotkija defekts	Frenkela defekts
Blīvums	Tās blīvums ir mazāks.	Tam ir lielāks blīvums.
Temperatūra	Tas ir biežāk sastopams zemākā temperatūrā.	Tas ir biežāk sastopams zemākā temperatūrā.
Difūzija	Tas nevar izraisīt jonu difūziju.	Tas var izraisīt jonu difūziju.
Notikums	Tas notiek jonu kristālos.	Tas notiek gan jonu, gan kovalentos kristālos.
Veidošana	Šotkija defekti radās katjonu un anjonu savstarpējas pievilkšanās dēļ.	Frenkela defekti rodas salīdzinoši zemās enerģijas dēļ, kas katjonam nepieciešama, lai pārvietotos uz intersticiālo vietu.
Režģa masa	Ar šo defektu režģa masa tiek samazināta.	Ar šo defektu režģa masa paliek tāda, kāda tā ir.
Atomu un jonu stāvoklis	Šeit atomi un joni atstāj režģi.	Šeit atomi un joni atstāj savu vietu, bet paliek režģa iekšpusē.

Atsauces

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

Pēdējo reizi atjaunināts: 14. gada 2023. oktobrī