Дефекты структуры по Френкелю

Простейшие виды дефектов структуры кристалла представлены иа рис. 49 и 50. Первые из них, называемые дефектами Френкеля, заключаются в том, что некоторые ионы из узлов кристаллической решетки смещены в другие положения. Нормальные места их в данный момент Остаются свободными и затем замещаются другими ионами. Вторые, называемые дефектами Шотки, заключаются в существовании свободных мест в различных узлах решетки. [c.143]

Локальные напряжения в твердом теле, так же как и грани, обладающие наибольшими значениями а, чаще всего являются центрами адсорбции. Наряду с гранями большое значение для адсорбции имеют дефекты структуры реальных кристаллов. Они изучаются физикой твердого тела, и здесь следует отметить лишь основные положения, непосредственно связанные с адсорбцией. Наиболее простыми- типами являются точечные дефекты по Френкелю, образованные избыточными (в междоузлиях) или внедренными атомами (или ионами), и дефекты по Шоттки, образованные недостающими в решетке атомами — вакансиями. Организованные совокупности точечных дефектов представляют собой дислокации, краевые (линейные) или винтовые. Дислокации выходят на поверхность в виде ступенек и обусловливают в основном несовершенство поверхностей. [c.138]

Дефекты по Френкелю ( структуры смещения ) могут возникнуть при нагревании кристалла. В этом случае атом выходит из узла в междоузлие, благодаря чему сразу возникают два точечных дефекта вакансия и собственный атом внедр ия. На это тратится мно- [c.135]

Первые две группы решеток являются преобладающими и характеризуются дефектами по Шоттки. Для структур третьей группы характерны дефекты но Френкелю, которые возникают лишь при больших различиях в радиусах ионов, что делает решетку подобного типа менее распространенной. Реже встречаются решетки четвертого типа, так как вероятность нахождения анионов в междоузлиях очень мала. [c.337]

Второй тип дефектов вызван присутствием в фафитах примесных атомов и возможностью атомов углерода находиться в различных валентных состояниях. Вакантные узлы кристаллической решетки представляют собой дефекты по Шоттки. Атомы, смещенные из узла решетки в междоузлие, образуют дефекты по Френкелю . Скопление дефектов приводит к разрыву углеродной сетки и образованию клещевидных или линзообразных дефектов. Дефекты в структуре фафита возникают также при внедрении между слоями чужеродных элементов. При достаточно высокой их концентрации можно говорить об образовании соединений внедрения. [c.8]

Если теперь обратиться к представлениям о мерности, то по достаточно очевидным причинам с увеличением мерности макромолекул от 1 до 3 (переход от линейных к сетчатым полимерам), всякая анизотропия исчезает, и такой ковалентный кристалл отличается от обычного только значительной затрудненностью образования дефектов по Френкелю. Напомним также, что поскольку равновесное состояние реального кристалла обязательно предполагает наличие мигрирующих дефектов, а ликвидированы они могут быть лишь приложением очень высоких давлений, то своеобразным выходом из конфликта являются всегда относительно малые размеры или мозаичная структура ковалентных кристаллов. Это одна из причин — хотя далеко не единственная,— по которой искусственные алмазы получают при сверхвысоких давлениях, а сами они — как и другие искусственные драгоценные камни — очень малы. [c.92]

Так же как и в низкомолекулярных соединениях структура реальных макромолекулярных кристаллов далека от совершенства. Одними из возможных вариантов нарушений периодического расположения атомов в решетке являются так называемые точечные дефекты отсутствие атома в узле кристаллической решетки (вакансия)—дефекты по Шоттки, наличие лишнего атома (междуузлие) или замена атома в узле решетки атомом постороннего вещества (дефекты по Френкелю). [c.37]

В соответствии с одной из них [69] в воде существуют льдоподобные кластеры. Вследствие кооперативного характера водородной связи разорванные водородные связи и свободные гидроксильные группы расположены не беспорядочно, а локализованы на поверхности раздела между отдельными областями с решетчатой структурой или вдоль дефектов по Френкелю. Примерная картина такой структуры приведена на рис. 1.13. Эти кластеры колеблются с периодом порядка. 10 с это значит, что некоторые из них имеют замкнутые поверхности, граничащие с соседними ассоциатами, другие имеют открытые поверхности. В этой модели учитываются также лишние водородные связи и, таким образом, всю жидкость можно рассматривать как агломерат из молекул, находящихся в разных состояниях. [c.61]

Дефекты, вызванные атомами структуры, связаны с их смещением из узлов решетки. Дефекты по Френкелю — смещение атомов [c.264]

Молекулярно-кинетич. теория П., развитая гл. обр. Я. И. Френкелем, исходит из того положения, что уменьшение степени порядка в расположении частиц твердого тола начинается задолго до П. в связи с увеличивающейся тепловой подвижностью частиц с ростом темп-ры. При этом растет число точечных дефектов структуры, что способствует разрыхлению кристаллич. решетки. С дальнейшим ростом темп-ры [c.20]

Дефекты по Френкелю возникают с большим трудом, чем дефекты ио Шоттки. Их образование затрудняется тем, что в большинстве структур диаметр междуузлия гораздо меньше, чем узла, и тем относительно меньше, чем больше координационное число, т. е. [c.104]

Дефекты по Френкелю возникают с большим трудом, чем дефекты по Шоттки. Их образование затрудняется тем,что в большинстве структур диаметр междуузлия гораздо меньше, чем узла, и тем относительно меньше, чем больше координационное число, т. е. чем плотнее упаковка. В самом деле, в плотных кубической и гексагональной [c.119]

Точечные дефекты. Точечными, или атомными, дефектами в структуре ионного кристалла (какими и является основная часть кристаллов силикатов) являются дефекты по Шоттки и по Френкелю (вакансии) и дефекты, связанные с примесными атомами (твердые растворы). К точечным дефектам относятся также электронные. [c.167]

Точечные дефекты в ионных кристаллах. Аналогичные дефекты (см. раздел 1 настоящего ) существуют и в кристаллах с ионной связью. В отличие от дефектов металлического кристалла дефекты в ионных кристаллах несут на себе определенный заряд. На рис. 259, а показаны дефекты (обозначенные пунктирными кружками), связанные с появлением вакансий (дефекты Шотки), а на рпс. 259, б — дефекты, возникшие от попадания отдельных ионов в междоузлие (дефекты Френкеля). Из-за наличия в структуре положительных и отрицательных ионов на вакансию, обозначенную на рис. 259, а стрелкой 1, может попасть только анион, а стрелкой 2 — катион. Энергия образования дефектов Шотки в щелочногалоидных кристаллах порядка 2 эв, дефектов Френкеля — 1,5 эв. [c.257]

Рис. 259. Типы точечных дефектов в структуре ионного кристалла а — появление вакансии (дефект Шотки) б — внедрение дополнительных ионов между ионами, занимающими нормальные положения в структуре (дефекты Френкеля)

Наличием дефектов в структуре решетки обусловлена ионная проводимость кристаллов. Если дефекты являются дефектами по Френкелю, перенос элетричества осуществляется при движении вакансий и междоузельных ионов в объеме кристалла, причем в этом процессе обычно участвует практически ион лишь одного знака (как мы заметили ранее, обычно только катионы или только анионы в значительной степени переходят в междоузлия). Так, в случае кристалла AgBr переносчик электричества — катион Ag+ измеряемое на опыте число переноса аниона Вг равно нулю. При наличии дефектов по Шоттки (кристалл Na l) перенос заряда осуществляется как катионами, так и анионами в процессе движения катионных и анионных вакансий. [c.334]

Дефекты по Френкелю (структуры смещения) могут возникнуть при нагревании кристалла. В -5том случае атом выходит из узла в междоузлие, благодаря чему сразу возникают два точечных дефекта вакансия и собственный атом внедрения. На это тратится много энергии (2—4 эВ), так как у большинства кристаллов размеры межузловых иространств меньше размеров атомов. Обозначим вакансию квадратными скобками [ ], атом в узле [А], незанятое междоузлие круглыми скобками, атом в междоузлии (А). Тогда образование дефекта по Френкелю запишется так [А]+( ) =[ ]+(А). [c.167]

В результате теплового воздействия некоторые атомы или ноны могут покидать свои места в узлах решетки и образовывать дефекты, называемые вакансиями Атомы или ионы ( собственные и чужие ) также могут появиться между узлами кристаллической решетки В ионном кристалле (в отличие от атомного) вакансии должны быть обязательно скомпенсированы электрически Комбинация вакансии и иона в междуузлиях называется дефектом по Френкелк) а комбинация анионной и катионной вакансий — дефектом по Шоттки Дефекты по Френкелю и Шотткн относятся к так называемым точечным дефектам Эти дефекты могут мигрировать в кристалле, чем объясняется самоднффузия и ионная проводимость Наличие примесных атомов или ионов в структуре сильно влияет на физические и механические свойства кристаллов Так, например, при добавлении 20% КВг к КС1 теплопроводность снижается на 50% Добавление к железу 1% N1, Мп или Сг приводит к повышению его твердости соответственно на /го, /в и V Примесные атомы нли ионы поглощают свет в тех областях, где чистый кристалл прозрачен, что может влиять иа его цвет В некоторых случаях возбуждается люминесценция [c.239]

Ионные кристаллы в случае идеальной решетки являются изоляторами, обладают малой поверхностной энергией и поэтому их каталитическая активность мала. Если же решетка нарушена и имеет дефекты, то появляется электропроводность, зависящая от температуры. При повышении давления водорода возникает стехиометрический избыток катиона на поверхности окисла. Однако работа, необходимая для образования дефекта по Френкелю , зависит от объема в междоузлии, доступного для иона. Она будет гораздо меньше в том случае, если в кристалле имеются вакантные места для стехиометрического избытка катионов. Такие вакантные места всегда имеются в большом количестве в кристалле вещества формулы МХг (ThO , ZrO-). По условию сохранения заряда стехиометрический избыток ионов тория вызывает появление эквивалентного количества квазисвободных электронов в междоузлиях- Четырехвалентные катионы будут образовывать в два раза больше активных центров, чем двухвалентные. Поэтому ТЬОг и 2гОг должны обладать большей активностью, чем СаРг, несмотря на одинаковую структуру. От кристаллов формулы MX нельзя ожидать активности. [c.99]

Механизм диффузионных процессов в твердых телах можно понять, если использовать наши сведения о кристаллической структуре твердых тел. В равновесии атомы твердого тела совершают тепловые колебания около узлов кристаллической решетки. В идеальной структуре твердого тела все узлы решетки совершенно равнозначны и процесс диффузии происходить не может. Однако в реальном кристалле нри заданной температуре сзш],ествует некоторое число термических дефектов — нарушений кристаллической решетки. Впервые гипотеза о термических дефектах, согласно которой в результате тепловых флуктуаций некоторые ионы могут покидать свои нормальные места в решетке и Ьереходить в положения между другими узлами (межузлия), была предложена Френкелем [13]. Впоследствии Шоттки [14] предположил также, что в ионных кристаллах равное число катионов и анионов может уходить со своих нормальных мест в решетке, создавая катионные и анионные вакансии. Примером систем с преобладанием дефектов по Френкелю могут служить некоторые галОгениды серебра (АдС1, AgBr). В "кристаллах галогенидов щелочных металлов термические дефекты принадлежат к типу дефектов по Шоттки [15]. [c.43]

В ионных кристаллах различают два принципиально различных вида микродефектов структуры. Один из них возникает в связи с тем, что некоторые ионы вследствие теплового движения смещаются из своих обычных положений в узлах решетки и проникают в междоузлия, оставляя при этом пустые узлы. Такие междо-узельные ионы и равные им по числу вакантные узлы были названы дефектами по Френкелю. Вакантные узлы обоих знаков в [c.99]

Для полупроводниковых кристаллов большое значение имеют вторичные Д. с., к-рые возникают на основе дефектов по Шотткп и дефектов по Френкелю и могут быть названы нару шениями идентичности в расположении атомов кристалла. Сюда относятся различные дефекты в структуре полупроводников, к-рые могут значительно изменить структурно-чувствительные свойства этих кристаллов (см. Полупроводники). [c.538]

Рассмотренные выше задачи усреднения ЛМП на протонах диффундирующих молекул воды относятся к сравнительно простому случаю диффузии по регулярным позициям молекул с использованием вакансий по Шоттки. Совокупность позиций молекул, в которых различаются ориентации их протон-нротонных векторов, называют ансамблем узлов усреднения ЛМП. В простейшем случае этот ансамбль совпадает с совокупностью структурно и физически различных позиций молекул воды в кристалле и не зависит от температуры. Подобные ансамбли исследовались в гл. И1 и IV. Однако возможен случай, когда ансамбль не остается замкнутым и неизменным с ростом температуры. Простейший пример — наличие сверхструктуры, когда усредненное ЛМП может принимать два значения, отвечающие усреднению по ансамблю субъячейки и по большему ансамблю сверхъячейки. Более сложный случай изменения ансамбля узлов усреднения ЛМП происходит из-за диффузии молекул воды через менчдоузлия (дефекты по Френкелю), что характерно для каркасных гидратов, построенных на основе структуры льда. В данной главе рассматриваются два таких типа переменных ансамблей, представленных молекулярными ситами с широкими порами и слоистыми алюмосиликатами (семейство глинистых минералов), содержащими воду в межслоевом пространстве. [c.79]

В настоящее время является общепризнанным представление о существовании в кристалле термических дефектов , которые обусловливают ряд свойств реальных кристаллических структур и особенно отчетливо проявляются в явлениях переноса. Впервые гипотеза о термических дефектах была предложена в 1926 г. Я. И. Френкелем [1], который постулировал, что в результате тепловых флуктуаций некоторые ионы покидают свои нормальные места в решетке, занимая места в межузлиях (рис. 1,а). Впоследствии Шоттки [2] предположил, что равное число катионов и анионов уходит со своих нормальных мест в )ешетке, создавая катионные и анионные вакансии (рис. 1, б). Лримером систем с преобладанием дефектов по Френкелю служат некоторые галогениды серебра (А С1 и AgBг). Предполагается, что в щелочно-галоидных кристаллах термические нарушения принадлежат к типу дефектов по Шоттки. [c.10]

Так как в кристаллах с ионной связью радиусы анионов, как правило, значительно больше радиусов катионов, то еу- будет больше еу+- Это обстоятельство наряду с пространственными трудностями, связанными с внедрением аниона в междоузлие, препятствует образованию дефектов по Френкелю в анионной подрешетке, за исключением некоторых особых случаев. Не всегда возможно рассчитать, какие дефекты по Шоттки или по Френкелю (в катионной подрешетке) будут преобладать в данном кристалле, и даже в самых простых случаях (Na l, AgBr и т. п.) все еще нет абсолютного единства в мнениях. Вообще говоря, в структурах с более плотноупакованной решеткой предпочтительнее дефекты по Шоттки, поскольку энергия, необходимая для перемещения иона М+ в междоузлии, будет больше энергии образования анионной вакансии. [c.15]

Ряд соединений серебра, из которых наиболее достопримечательным является иодид серебра, характеризуется беспорядком , не соответствующим привычной для нас классификации дефектов по Френкелю или по Шоттки. Строго говоря, само понятие точечного дефекта для них не имеет смысла, так как размеры отдельной области, на которую распространяется дефектность структуры, видимо, распределены статистически в более или менее широком интервале. В то же время дефектом может быть, например, простое перераспределение катионов по возможным позициям, которые нельзя квалифицировать как узлы решетки или междоузли я . Это своеобразие иодида серебра, безусловно, связано как с резкихм различием в размерах катиона и аниона, так и с их химическими особенностями, - в частности с поляризующим действием катиона серебра на анион иода. Поэтому целесообразно выделить иодид серебра из общей массы галогенидов и рассмотреть его в отдельности. [c.112]

Наличием дефектов в структуре решетки обусловлена ионная проводимость кристаллов. Если дефекты являются дефектами по Френкелю, перенос электричества осуществляется при движении вакансий и междоузельных ионов в объеме кристалла, причем в этом процессе обычно участвует практически ион лишь одного знака (как мы заметили ранее, обычно только катионы или только анионы в значительной степени переходят в междоузлия). Так, в случае кристалла AgBr переносчик электричества — катион Ag" измеряемое на опыте число переноса аниона Вг" равно нулю. При наличии дефектов по Шоттки (кристалл Na l) перенос заряда осуществляется как катионами, так и анионами в процессе движения катионных и анионных вакансий. Суждения о характере дефектов в кристалле в большой степени основываются на экспериментальных данных о числах переноса для катионов и анионов (также используются данные о тепловом расширении кристаллов, рентгенографические данные и др.). [c.370]

Д. в твердых телах связана с механизмом образования вакансий и дислоцированных атомов (см. Дефекты структуры). В результате тепловой подвижности (колебаний около положения равновесия) атомов, ионов, расположенных в узлах кристаллич. решетки, некоторые иа них, обладающие в данный момент избыточной энергией, могут покинуть свое положение равновесия и переместиться в соседние междоузлия. Ранее занимаемые ими места в решетке окажутся вакантными, кроме того, образуется соответствующее число дислопированных атомов, т. е. атомов, расположенных в междоузлиях. Такой процесс, по Френкелю, следует рассматривать как вну г-реннее испарение атомов твердого тепа. Число вакансий, т. е. пустых мест в решетке, вообще может и Н0 соответствовать числу дислоцированных атомов, т. к. вакансии могут образовываться с поверхности твердого тела в результате полного или неполного испарения поверхностных атомов. Каждой данной темп-ре соответствует определенное равновесное число вакансий тем большее, чем выше темп-ра. Вблизи темп-ры плавления число вакансий может достигать 1% числа атомов твердого тела. Наличие пустых мест в кристаллич. решетке реального кристалла обеспечивает возможность процесса Д. в твердых телах. Зависимость коэфф. Д. от темп-ры дается выражением где и —энергия активации процесса Д., составляющая несколько десятков ккал/моль. Помимо обмена местами атомов с незанятыми узлами решетки— вакансиями, Д. п твердых телах может осуществляться посредством прямого обмена местами двух соседних атомов (механизм Хевеши), а также движением атомов и ионов через междоузлия, напр, когда в кристаллич. [c.588]

Любые изменения, происходящие в строении всей макромолекулы жидкости, М. И. Шахиаронов называет элементарной реакцией, состоящей и.) элементарных событий, т. е. превращения исходных частиц в продукты реакции. Элементарным событием могут быть внутримолекулярная перегруппировка какой-либо мономерной молекулы диссоциация молекулы (или ассоциата) либо ко.мплекса акт взаимодействия двух или трех част1щ, а также какого-либо моио.мера с поверхностью раздела фа ) образование дефекта квазикристаллической структуры взаимодействие дефектов ( дырок ) друг с другом ноявление ассоциатов дефектов и комплексов дефектов. Элементарные реакции, протекающие в жидкой фазе, условно делятся на три типа в соответствии с характерными временами сверхбыстрые (т1 = 10 —10 с), быстрые (т1--=--10- —1 с) и медленные (Т >1 с). Таким образом, прыжковый механи ш теплового движения молекул жидкой фазы, по Я. И. Френкелю, интерпретируется как сверхбыстрая реакция. [c.45]

Нарушения идеальной структуры даже в самых мелких кристалликах возникают, главным образом, в результате тепловых колебаний, которые совершают частицы, находящиеся в узлах решетки. При таких колебаниях они смещаются из положений равновесия довольно значительно, особенно при высоких температурах. В некоторых случаях колебания столь велики, что частицы выходят из узлов решетки в междуузлия — так называемые дефекты Френкеля (рис. XIII.За). В других случаях частицы вовсе покидают кристалл (например, испаряются или выходят на поверхность), тогда в решетке остаются пустоты или вакансии, которые называются дефектами Шоттки (рис. XIII.36). И те и другие дефекты участвуют в тепловом движении и поэтому перемещаются внутри кристалла. Естественно, что присутствие дефектов облегчает диффузию примесей в кристаллах. Атомы примесей совершают скачки из одного узла решетки в другой. Такие скачки облегчаются, если возникают промежуточные незанятые узлы или между-узельные вакансии. [c.166]

Точечные дефекты вакансии-не занятые частицами узлы кристаллич. решетки междоузлия - примесные атомы в узлах решетки или между узлами, а также собственные атомы или ионы кристалла, сместившиеся из своих нормальных положеш1Й в узлах решетки. В простейшем бинарном кристалле АВ возможно образование двух видов вакансий Кд и V , двух видов междоузельш>1х атомов А, и В,- атомы Л и В в кристаллографич. позициях, свойствешсых друг другу, а также примесные атомы в той или иной кристаллографич. позиции (Хд, Х , X,). Обычно в структуре любого немолекулярного кристалла все виды точечных Д. присутствуют одновременно, но вследствие различий в энергии образования концентрация одних Д. больше других. В стехиометрич. кристаллах всегда доминируют по меньшей мере два вида точечных Д. пара вакансий V a и Vg, образующихся при переходе разнородных атомов или ионов из объема кристалла на его пов-сть (дефект Шоттки), или пара вакансия-междоузельный атом, образующаяся при переходе атома (иона) из узла решетки в междоузельное положение, т.е. А, и Кд или В, и Kj, (дефект Френкеля). [c.30]

Еще одна важнейшая особенность строения твердых в-в -отличие вдеальной структуры кристаллов от реальной, дефектной структуры (см. Дефекты). Основой физ. химии кристаллов с дефектами послужили работы Я. И. Френкеля (1926), [c.262]

В этой группе соединений доминирующими дефектами явля-ются, очевидно, анионные дефекты Френкеля — межузельные иопы занимающие центр куба, в вершинах которого находятся восемь других ионов F" (рис. 7.18). Измерения проводимости свидетельствуют о том, что анионные вакансии более подвижны, чем межузельные ионы фтора. Это противоположно картине, наблюдающейся в Ag l, где межузельные ионы Ag подвижнее катионных вакансий. В некоторых материалах со структурой флюорита, например у РЬР2, проводимость при высоких температурах становится весьма большой (разд. 13.2.3). [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология