Дефе́кти у криста́лах (англ. crystal defects, lattice imperfection; нім. Defekte m pl in Kristall) — субмікродефекти у вигляді порушення періодичності розміщення атомів або йонів у реальних кристалах.
Дефекти у кристалах | |
|
Виникають як під час росту кристалів, так і після їх утворення в результаті теплового, механічного, радіаційного, електричного, магнітного та інших впливів.
Види дефектів у кристалах
За геометричними ознаками субмікродефекти поділяють на точкові, лінійні та плоскі. Точковими є вакансії, атоми у міжвузловині, домішкові (сторонні) атоми. Вакансія може утворюватися при переході атома з вузла ґратки у міжвузловину (дефект Френкеля) або при виході його на поверхню кристала (дефект Шотткі). Порушення в структурі кристалів хімічних сполук, зумовлені браком або надлишком компонентів порівняно зі стехіометричною формулою, називаються стехіометричними дефектами в кристалах. До лінійних дефектів у кристалах належать дислокації, до плоских — межі зерен кристалів, ряди та сітки дислокацій тощо.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.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.jpg)
Згідно з загальноприйнятою класифікацією, розрізняють такі дефекти кристалічної ґратки :
– пустий вузол, створений внаслідок випадання з ідеальної ґратки атома або йона;
– власний атом або йон ґратки, розташований між її вузлами;
– чужорідний атом або йон, розташований між вузлами ґратки;
– чужорідний атом, який заміщає власний атом ґратки;
– йон у ґратці в нормальному стані, але з аномальним зарядом.
Практично у кристалічній ґратці завжди існують порушення стехіометричного складу елементів, який характеризується формулою мінералу. На окремих ділянках поверхні можуть спостерігатися стехіометричні надлишки як металу, так і металоїду. Міжвузлові йони металу та пусті металоїдні вузли є електропозитивними дефектами і місцями – найбільш сприятливими для хімічного закріплення аніонів реагенту, тоді як міжвузлові металоїдні йони та пусті металічні вузли є електронегативними дефектами з протилежними властивостями. Стехіометричний надлишок металоїдів характерний переважанням електронегативних дефектів, що запобігають хімічному закріпленню аніонів реагенту, а при надлишку металу переважають електропозитивні дефекти, що сприяє закріпленню мінералом аніонів реагенту.
Електропозитивні дефекти є центрами притягання електронів, електронегативні – центрами відштовхування електронів. У процесі взаємодії мінералів з реагентами та іншими компонентами рідкої фази пульпи велику роль відіграють присутні в мінералі домішки, які певною мірою змінюють електронний стан кристалічної ґратки мінералу. Значна частина мінералів володіє напівпровідниковими властивостями і різного роду електронні переходи в них здійснюються легко. Майже всі сульфіди й оксиди, багато сполук ІІІ, IV – VII груп періодичної системи елементів є напівпровідниками. Більшість напівпровідників мають позитивний температурний коефіцієнт електропровідності, тобто їхня електропровідність швидко збільшується при збільшенні температури, на відміну від металів, які при нагріванні стають менш електропровідними. Введення домішок у метали зменшує їхню електропровідність, тоді як напівпровідники різко її збільшують при введенні домішок, від роду яких значною мірою можуть залежати ті властивості напівпровідника, за якими визначається його взаємодія з флотаційними реагентами.
Наслідки дефектів у кристалах
Дефекти у кристалах істотно впливають на їхні фізичні, механічні, електричні, магнітні, фотоелектричні та інші властивості. Так, точкові дефекти, які в напівпровідниках можуть бути донорами або акцепторами і генерувати носії струму (електрони і дірки), зумовлюють домішкову електропровідність. В іонних кристалах внаслідок взаємодії точкових дефектів з електронами й дірками утворюються так звані центри забарвлення. До них належать F- і V-центри, які поглинають світло відповідно у видимій та ультрафіолетовій ділянці спектра. Перший утворюється вакантним вузлом негативного іона, який захопив електрон, другий — вакантним вузлом позитивного іона, який захопив дірку. Процеси взаємної дифузії твердих тіл, хімічні реакції у твердому стані пов'язані з природою та рухом дефектів у кристалах. Дефекти, особливо лінійні та поверхневі, дуже впливають на пластичність, в'язкість, пружність та міцність кристалів.
Див. також
Примітки
- «Дефекти в кристалах» [ 31 серпня 2016 у Wayback Machine.] // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
Література
- Стоунхэм А. М. Теория дефектов в твердых телах [Текст]. т. 1. Электронная структура дефектов в диэлектриках и полупроводниках / А. М. Стоунхэм. — М. : Мир, 1978. — 569 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- Штремель М. А. Прочность сплавов. Ч. I. Дефекты решетки. М.: Металлургия, 1982. — 278 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет