Точечные дефекты кристаллов

Влияние точечных дефектов кристаллов на свойства твердого тела. Дефекты того или иного типа влияют на свойства твердого тела в зависимости от их положения в кристаллической решетке и числа подобных нарушений в единице объема кристалла. Обычно говорят о концентрации дефектов, относя их количество или к единице объема, или к одному молю вещества. [c.87]

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]

Рис. 1.91. Точечные дефекты в ионных кристаллах

Рис. 1.6. Распределение плотности кристалла а) с точечными дефектами В, как сумма плотностей 6) идеального кристалла в) конфигурации дефектов.

Рис. 102. Точечные дефекты в структуре ионного кристалла.

Неправильное расположение отдельных атомов в кристаллической решетке создает точечные дефекты. В кристалле, состоящем из одинаковых атомов, например в кристалле металла, в каком-то участке решетки может отсутствовать один из атомов. На его месте будет полость, вокруг нее — искаженная структура (рис. 1.90а). Такой дефект называется вакансией. Если же атом данного вещества или атом примеси попадает между атомами в узлах решетки (рис. 1.906), то возникает дефект внедрения. [c.151]

Что такое точечные дефекты кристаллов и каким образом они возникают [c.381]

Введение в кристалл примесей, отличающихся по своей валентности от атомов основного кристалла, меняет также и концентрацию собственных точечных дефектов кристалла. [c.313]

Кроме точечных дефектов несовершенство кристалла в значительной степени определяется смещениями и перестановками элементов решетки (линейными дефектами), поворотом слоев в кристалле (плоскостные дефекты), образованием пор, пустот и включений (объемные, трехмерные дефекты). Наиболее заметные отклонения от идеальной структуры наблюдаются на поверх- [c.431]

Нарушения периодичности структуры проявляются в особенностях картины рассеяния (сателлиты, диффузный фон и др.). Анализ этих особенностей позволяет определить как динамические нарушения, обусловленные тепловым движением частиц кристалла, так и тип и распределение статических дефектов кристаллической структуры (точечные дефекты, дислокации и т. д.). Динамические и статические нарушения структуры влияют на все физические свойства твердых тел, в наибольшей мере сказываясь на транспортных свойствах кристаллов, связанных с переносом электричества, тепла или массы, включая пластичность и прочность. Так, коэффициент диффузии в одном и том же веществе может меняться на 10 порядков. [c.15]

Фурье-трансформанта кристалла с точечными дефектами [c.33]

В кристалле в качестве отверстий можно рассматривать вакансии , т. е. незанятые атомами позиции в структуре. Дифракционную картину реального кристалла, содержащего точечные дефекты (в общем случае, помимо вакансий это могут быть атомы замещения и внедрения), можно описать суммой двух фурье-трансформант. Одна трансформанта относится к кристаллу с ненарушенной структурой, эквивалентного по форме, размерам и периодичности рассматриваемому реальному кристаллу, у которого удалены или компенсированы дефекты, нарушающие периодичность. Другая трансформанта относится к дефектам, изъятым из реального кристалла, с амплитудами рассеяния, измененными по фазе на 180° и с сохранением пространственной конфигурации, которые эти дефекты образовывали в реальном кристалле. [c.33]

Ускорение ползучести в условиях действия адсорбционноактивных сред отмечалось неоднократно. В работе [261] рассматривается один из возможных механизмов влияния снижения свободной поверхностной энергии на некоторые механические характеристики твердых тел, в том числе и на скорость ползучести. Сущность механизма заключается в том, что свободная поверхность, наряду с межзеренной, рассматривается как основной источник точечных дефектов (вакансий) в объеме поликристалла. Мощность этого источника зависит от равновесной концентрации С - изломов на поверхностных ступенях атомарной высоты. Элементарный акт образования вакансии на поверхности заключается в переходе атома твердого тела на излом атомарной ступени. Следовательно, поток вакансий с поверхности кристалла в его объем должен возрастать при уменьшении поверхностной энергии о в соответствии с выражением 1п (—с1кТ). [c.90]

К точечным дефектам относятся уже обсуждавшиеся выше дефекты в кристаллах простых веществ чужеродные (примес-ные) атомы, или ионы, которые замещают в кристаллической решетке частицы основного вещества или внедряются в междоузлия (окраска рубина, изумруда, алмаза вызвана примесными атомами) комбинации вакансий с электронами (центры окраски) и др. [c.178]

Дефекты любого типа в кристалле влияют на его свойства. Точечные дефекты могут повышать и понижать прочность кристалла, влиять на его твердость, окраску, электропроводность, теплопроводность. Наличие дислокаций и их подвижность приводят к изменению пластичности кристаллов, обусловливают напряжения и могут вызвать разрушение кристаллов., Если точечные дефекты позволяют изменять свойства кристалла в нужном направлении и в этом отношении важна их роль в создании материалов с заданными свойствами, то дислокации, и особенно объемные дефекты, часто крайне отрицательно влияют на механические свойства кристаллов. Вместе с тем для проведения многих гетерогенных процессов, например гетерогенного катали- [c.178]

Коэффициент диффузии в кристаллах сильно зависит от концентрации дефектов, так как диффузия может проходить по точечным дефектам, вдоль дислокаций, по границам зерен, по порам, трещинам и т.п. При пониженных температурах преобладает диффузия по протяженным дефектам, с повышением температуры возрастает роль диффузии по точечным дефектам. Так как примеси влияют на концентрацию дефектов, то с помощью добавок скорость твердофазных реакций можно и увеличивать, и уменьшать. [c.276]

Кроме рассмотренных точечных дефектов в кристаллах всегда имеются также дислокации — дефекты, связанные со смещением рядов атомов. Дислокации бывают краевыми и винтовыми. Первые обусловлены обрывом плоскостей, заполненных атомами (рис. 146, а) вторые — взаимным сдвигом плоскостей, соответствующим вращению одной из них вокруг перпендикулярной ей оси (рис. 146, б). Ди- [c.264]

Точечные дефекты возникают тогда, когда отдельные, изолированные атомы, молекулы или ионы, покидают свои места в узлах кристаллическое решетки и переходят или в междоузлие, или на поверхность кристалла, оставляя в решетке незаполненный узел, называемый вакансией. Механизм возникновения точечных дефектов представлен на рис. 37. Наряду с повышением температуры возникновению точечных дефектов в кристаллах способствуют большие расстояния между узлами их решеток, а также малые размеры самих частиц. [c.88]

Точечный дефект — это нарушение кристаллической структуры, размеры которого во всех трех измерениях сравнимы с одним или несколькими (недшогими ) междуатомными расстояниями. Точечный дефект может иметь простую или сложную структуру. Простейшие точечные дефекты кристалла вакансии — отсутствие атома или иона в узле кристаллической решетки внедренные, или междуузелъные, атомы или ионы, располагающиеся на незаконном месте между узлами. Внедренными могут быть как собственные, так и примесные атомы или ионы, отличающиеся от основных атомов по размеру или валентности (рис. 252). [c.309]

Центры окраски различаются по длине волны собственного поглощения и положению их собственного уровня в запрещенной зоне электронные центры дают уровни выше середины запрещенной зоны, дырочные центры — ниже середины запрещенной зоны. Электронные центры могут отдавать избыточный электрон, т. е. они являются донорами, дырочные центры могут захватывать электрон и являются акцепторами. Энергия образования центра окраски оценивается по положению и интенсивности полосы поглощения. Если полоса поглощения попадает в область видимого света, меняется видимая окраска кристалла. Так, в результате нагревания щелочногалоидного кристалла в парах щелочного металла заметно меняется его окраска например, бесцветные кристаллы Na l, K l в парах Na приобретают ярко-синюю окраску. Появляющиеся спектральные полосы поглощения характерны для кристалла и не зависят от того, какой щелочной металл использован для испарения.Этим подтверждается предположение, что центр окраски создается при взаимодействии собственного точечного дефекта кристалла с электроном или дыркой, поставляемыми из щелочных паров. [c.312]

Дефекты структуры реальных кристаллов разнообразны. Прежде всего, различают точечные, линейные и поверхностные дефекты. Простейшие и в то же время важнейшие точечные дефекты это незанятые узлы решетки или вакансии и атомы, находящиеся в междуузлиях. Существование таких дефектов связано с тем, что отдельные атомы или ионы решетки имеют энергию, превышающую ее среднее значение при данной температуре. Такие атомы колеб- [c.162]

Подобно точечным дефектам, лислокации подзижны. Их подвижность особенно велика в случае металлических кристаллов. Механические свойства металлов сильно зависят от плотности дислокаций (т. е. от их числа в единице объема) и от их способности к перемещению по кристаллу (см. стр. 537, 538). [c.163]

Молекулярно-кинетическая теория плавления исходит из положения. что уменьшение степени порядка в расположении частиц твердого тела начинается задолго до плавления в связи с увеличива-юп1,ейся тепловой подвижностью частиц с повышением температуры. При этом растет число точечных дефектов структуры, что способствует разрыхлению кристаллической решетки. С дальнейшим повышением температуры в непосредственной б.тизости от кристалло-графпческп правильное расположение частиц теряет устойчивость, причем решающая роль в разрушенип да.льного порядка переходит к появляющимся более или менее значительным флуктуациям плотности, в которых участвует значительное число атомов. [c.8]

Реальные кристаллы. Рассмотренные закономерности формирования идеальных кристаллических веществ позволяют объяснить м1 огие свойства реальных кристаллов, с которыми обычно приходится иметь дело в практике. В реальных твердых телах могут наблюдаться самые разнообразные искажения строгой периодичности, структурные нарушения, которые получили название дефектов (несовершенств). К одному из видов дефектов можно отнести и наличие в структуре вещества примесных химических включений. Другую разновидность дефектов в кристаллах порождает нарушение теплового движения частиц. С повышением температуры твердого тела энергия движения частиц, формирующих кристалл, растет, поэтому и вероятность образования тепловых (собственных) дефектов возрастает. Та или иная частица, приобретая повышенный запас энергии, может покидать узлы кристаллической решетки, тогда образуется точечный дефект. Возможно в конечном Итоге нарушение стехиометрии исходного вещества с образованием ряда новых, близких по стехиометрическому составу химических соединений. [c.141]

Соединениями постоянного состава являются вещества молекулярного строения, поскольку состав молекул однозначно определяется строением их образующих aroMOFj. Ь сли же кристаллическое вещество имеет атомное или ионное строение, то оно характеризуется более или менее переменным составом. Причиной этого являются точечные дефекты в кристалле. В реальном кристалле возможны дефекты двух типов. Рассмотрим кристалл двухэлементного соединения АВ. В идеальном случае в кристал/ю заняты все узлы кристаллической решетки атомами (ионами) А и В (рис. 66, а). В реальном же кристалле могут быть не заняты узлы кристаллической решетки, отвечающие атому (иону) А и (или) атому (иону) В (рис. 66, в). Кроме того, в междоузлиях решетки могут располагаться избыточные атомы (ионы) А и (или) В (рис. 66, б). [c.105]

Наиболее типична для трехмерноупорядоченного графита тригональная симметрия (Зт). Это определяется наличием в решетке дислокаций, искривлений границ между кристаллами, точечными дефектами, вакансиями, атомами углерода, находящимися между слоями. [c.24]

Другим классическим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пор, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно, что облучение металла некоторыми частицами (нейтронами, быстрыми ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузель-ных атомов. При повышении температуры эти вакансии, перемещаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде [c.378]

Поэтому, как правило, для ускорения переноса вещества твердофазные реакции проводят при повышенной температуре. Реакцию можно проводить и при относительно низкой температуре, если структурные элементы исходных веществ остаются неизменными (разд. 33.9.2). В процессе присоединени частицы к исходной структуре энергия должна подводиться в таком количестве, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточную подвижность присоединяющейся частицы, с другой стороны — не нарушить структуру исходной решетки. Исследование кинетики реакций в твердой фазе показывает, что химическая активность твердых тел в первую очередь зависит от степени совершенства структуры реального кристалла. Под несовершенством структуры понимают общее число дефектов решетки, причем можно различать макродефекты кристалла (границы зерен, смещения (дислокации), примесные атомы) и микро, (ефекты (точечные) однородного кристалла. [c.430]

Точечные дефекты возникают по разным причинам, в том числе и в результате тепловбго движения частиц. Вакансии (а также де< кты внедрения) могут перемещаться по кристаллу - в полость попадает соседний атом, его место освобождается и т. д. Перемещением вакансий объясняется диффузия в твердых телах и ионная провсГдимость кристаллов солей и оксидов, которые становятся заметными при высоких температурах. [c.163]

Точечные дефекты возникают по разным причинам, в том чнсле и в результате теплового движения частиц. Вакансии (а также дефекты внедрения) могут перемещаться ио кристаллу — в пустоту попадает [c.263]

С наличием в структуре ионных кристаллов точечных дефектов существенно связана их электропроводность. Под действием электрического тока ближайший к вакансии ион переходит на ее место, а в точке его прежнего местоположения создается новая вакансия, занимаемая, в свою очередь, соседним ионом. Подобные перескоки ионов реализуются с большой частотой, обеспечивая ионную проводимость кристалла. Благодаря точечным дефектам удается объяснить и существование в природе большого числа так называемых несте-хиометрических соединений (соединений переменного состава), т. е. веществ, состав которых в твердом состоянии отклоняется от их молекулярного состава. Например, кристаллы оксида титана в зависимости от давления кислорода в окружающей среде могут иметь переменный состав от Т10о,б до Т101,з5. При избытке атомов титана в кристалле имеется соответствующая концентрация вакансий кислорода, а при избытке атомов кислорода появляются вакансии титана. В кристаллах оксида цинка 2пО избыточное содержание атомов цинка объясняют нахождением последних в междоузлиях пространственной решетки. [c.88]

Переход гетита в гематит происходит через структурнонеупорядоченную фазу -РеаОз. Природный оксид железа РеО (вюстит) при 567 К окисляется в гематит. При температурах выше 773 К все оксиды железа, независимо от хода полиморфных превращений, подвергаются термической диссоциации, сопровождающейся потерей кислорода. В результате в кристаллах соответствующих оксидов возникает большое число точечных дефектов и их состав отклоняется от стехиометрического. [c.120]

Наряду с точечными в кристаллах существуют линейные дефекты, которые соответствуют смещению целых рядов атомов. Они называются дислокациями. Дислокации появляются под действием механических и термических напряжений. Существует два типа дислокаций— краевые и винтовые. Краевая дислокация представляет собой незавершенную атомную плоскость, находящуюся на границе между частью кристалла, в которой произошел сдвиг, и той, где он не произошел. Из рис. XIII.4 видно, что при этом образуется лишняя полуплоскость. Линия, вдоль которой произошел сдвиг, называется линией дислокации. [c.167]