フレンケル欠陥

私たちは、すべての物体が明確な形を持ち、原子と分子が密接に配置されることでこの形になることを知っています.結晶格子を考えると、厳密な配列でイオンが並んでいますが、1つのイオンが欠けたり、位置がずれたりすることがあります。この現象には多くの理由があり、そのうちの 1 つは結晶格子の欠陥です。結晶性化合物の不完全性または欠陥は、大きく 4 つのグループに分類できます

• 点欠陥
• ライン欠陥
• 表面の欠陥
• ボリューム不足

フレンケル欠陥は、点欠陥に属する化学量論的欠陥です。ゼロ次元欠陥は点欠陥として知られています。これは、点が無次元で単位が少ないと見なされるためです。ここで、イオン性化合物の 1 つまたは複数の原子が元の格子位置を離れるか、別の原子が結晶のその空間に結合すると、点欠陥が発生します。点欠陥は、さらに化学量論的欠陥と非化学量論的欠陥に分けられます。化学量論的欠陥では、固体の化学量論は分布していません。つまり、電気的中性 (陰イオンと陽イオンの比率) は変化しません。化学量論的欠陥は、ショットキー欠陥とフレンケル欠陥にさらに分けられます。この記事では、フレンケル欠陥について深く議論します。

点欠陥の分類

点欠陥

• 化学量論的欠陥

* ショットキー欠陥

* フレンケル欠陥

• 非化学量論的欠陥

*金属過剰欠陥

*金属欠乏欠陥

定義 – フレンケル欠陥

ソ連の物理学者ヤコフ・フレンケルがフレンケル欠陥を発見した。前述のように、フレンケル欠陥は点欠陥の一種です。より小さなイオン (一般的に陽イオン) または原子が固体結晶内の元の格子位置から離れて移動すると、それらが別の格子間位置を占有するときに空孔が作成されます。

これはフレンケル欠陥と呼ばれます。フレンケル欠陥を示す化合物の例としては、臭化銀、硫化亜鉛、塩化銀、ヨウ化銀があります。ここで、これらの化合物では、陽イオンのサイズと比較した場合の陰イオンのサイズが大きくなります。フレンケル欠陥は転位欠陥とも呼ばれる。

フレンケル欠陥では、陰イオンのサイズは陽イオンのサイズと比較して大きくなります (陽イオンは小さくなります)。このサイズの違いにより、イオンは格子内の位置を占めます。中性の性質は、フレンケル欠陥を持つイオン結晶によって示されます。これは、化合物内の陽イオンと陰イオンの数が等しいためです。陰イオンと陽イオンのサイズ差が大きいイオン性固体は、フレンケル欠陥を示します。

特徴

• フレンケル欠陥では、陽イオンのサイズに比べて陰イオンのサイズが大きくなります (陽イオンは小さくなります)。
• フレンケル欠陥は化合物の密度を変えません
• 結晶内でイオンの移動が起こっているため、結晶の質量または体積はフレンケル欠陥の影響を受けません。
• イオンは化合物内で常に電気的中性を維持します。
• 同様の荷電イオンが近づくと、誘電率の増加が見られます。
• 空格子点の存在により、フレンケル欠陥を示す化合物は伝導性と拡散性を示します。
• 固体のエントロピーの増加が見られます。
• 固体の安定性と格子エネルギーの低下は、フレンケル欠陥が原因で発生します。

ショットキー欠陥 – フレンケル欠陥

フレンケル欠陥とショットキー欠陥は、点欠陥に属する化学量論的欠陥です。ショットキー欠陥は、化学量論単位の格子位置から空孔または不足している数の陰イオンと陽イオンがある、イオン性固体によって示される点欠陥の一種です。ショットキー欠陥は、物質の密度を下げることによって化合物の密度に影響を与えます。ショットキー欠陥は、同じサイズの陰イオンと陽イオンを持つ CaCl、NaCl などのイオン性の高い化合物で主に見られます。イオン性の高い化合物の結晶に熱を加えると、ショットキー欠陥が発生します。これは、加えられた熱が結晶の熱振動につながる温度を上昇させるためです。この熱振動により、結晶のパターンにギャップが生じます。化合物内のイオンの利用可能性に基づいて、ボイドが生成されます。

フレンケル欠陥とショットキー欠陥の比較。

結論:

この記事では、フレンケル欠陥、フレンケル欠陥の特徴、およびフレンケル欠陥とショットキー欠陥の比較について説明しました。固体結晶内の位置は、それらが別の格子間位置を占有するときに空孔が作成されます。これはフレンケル欠陥と呼ばれます。フレンケル欠陥を示す化合物の例としては、臭化銀、硫化亜鉛、塩化銀、ヨウ化銀があります。これらの化合物では、カチオンのサイズに比べてアニオンのサイズが大きくなります。フレンケル欠陥の密度は変化しません。