Основное различие между стехиометрическими и нестехиометрическими дефектами заключается в том, что стехиометрические дефекты не нарушают стехиометрию соединения, тогда как нестехиометрические дефекты нарушают стехиометрию соединения.
Есть два основных типа дефектов, присутствующих в кристаллических структурах; а именно, стехиометрические дефекты и нестехиометрические дефекты. В стехиометрическом соединении его химическая формула указывает на соотношение между катионами и анионами в соединении.
Что такое стехиометрические дефекты?
Стехиометрические дефекты – это те дефекты, которые не нарушают стехиометрию соединения. Это означает, что стехиометрические дефекты не изменяют соотношение между катионами и анионами, присутствующими в кристаллической структуре. Существует несколько различных типов стехиометрических дефектов;
Промежуточные дефекты
В кристаллических структурах обычно имеются вакантные междоузлия. Небольшие атомы могут занимать эти позиции в энергетически выгодной конфигурации (обычно наличие междоузлий увеличивает общую энергию кристалла). Следовательно, присутствие ионов в междоузлиях вызывает междоузельные дефекты.
Дефекты Шоттки
Дефекты Шоттки образуются, когда катионы и анионы, удаленные из кристаллических структур, находятся в равном количестве. Однако электрическая нейтральность кристалла остается неизменной, поскольку числа снятых с кристалла зарядов равны. Дефекты этого типа возникают в кристаллах, содержащих катионы и анионы одинакового размера.
Рисунок 01: Дефекты Шоттки и Френкеля
Дефекты Френкеля
Дефект Френкеля возникает, когда ион кристаллической решетки удаляется и занимает междоузлие кристаллической структуры. Однако электрический заряд кристалла остается неизменным, поскольку никакие ионы не удаляются и не добавляются извне.
Что такое нестехиометрические дефекты?
Нестехиометрические дефекты – это дефекты кристаллической структуры, которые нарушают стехиометрию кристалла. Другими словами, нестехиометрические дефекты изменяют стехиометрию кристаллической системы. При наличии в кристаллической структуре нестехиометрических дефектов соотношение составляющих ионов соединения становится нестехиометрическим. Существует два основных типа нестехиометрических дефектов:
Избыток металла
Есть два типа дефектов избыточного металла. Во-первых, это дефект избытка металла из-за анионных вакансий. При этом дефект возникает из-за отсутствия аниона в решетке. Однако электроны решетки остаются неизменными. Второй тип - дефекты избытка металла из-за наличия дополнительных катионов в междоузельных позициях. Здесь дефект наблюдается, когда положительные ионы занимают междоузлия решетки.
Дефект дефицита металла
Эти дефекты также бывают двух типов; дефекты из-за катионных вакансий и дополнительных анионов, занимающих междоузлия решетки. Когда в решетке отсутствует положительный заряд, соседние катионы уравновешивают дополнительный отрицательный заряд. Дефекты такого типа называются катионно-вакансионными дефектами. Между тем, когда дополнительный анион занимает междоузлия решетки, соседние катионы уравновешивают дополнительный отрицательный заряд. Этот тип дефекта является вторым типом дефекта дефекта металла.
В чем разница между стехиометрическими и нестехиометрическими дефектами?
Стехиометрические и нестехиометрические дефекты |
|
| Стехиометрические дефекты – это дефекты, которые не нарушают стехиометрию соединения. | Нестехиометрические дефекты – это дефекты кристаллической структуры, которые нарушают стехиометрию кристалла. |
| Влияние на стехиометрию | |
| Они не влияют на стехиометрию соединения. | Они изменяют стехиометрию соединения. |
| Разные типы | |
| Есть несколько типов; такие как интерстициальные дефекты, дефекты Шоттки и дефекты Френкеля. | Дефекты избытка металла и дефекты дефицита металла являются двумя основными типами из нескольких |
Резюме – Стехиометрические и нестехиометрические дефекты
Дефекты – это необычные точки в кристаллических структурах. Существуют две основные формы дефектов, называемые стехиометрическими дефектами и нестехиометрическими дефектами. Разница между стехиометрическими и нестехиометрическими дефектами заключается в том, что стехиометрические дефекты не нарушают стехиометрию соединения, тогда как нестехиометрические дефекты нарушают стехиометрию соединения.
