![Cristalino Final[1]](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/577d1ecc1a28ab4e1e8f454b/cristalino-final1.jpg)
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Defecto cristalinoDe Wikipedia, la enciclopedia libre
Un defecto cristalino es cualquier perturbación en la periodicidad de la red de un sólido cristalino. El cristal perfecto es un modelo ideal, en el que las diferentes especies (ya sean moléculas, iones u átomos neutros) están colocados de forma periódica y regular, extendiéndose hasta el infinito. En la realidad, cualquier cristal presenta defectos en este modelo ideal, empezando por el hecho de que no hay cristales infinitos.
Son estos defectos cristalinos los que dan las propiedades más interesantes de la materia, como la deformación plástica, la resistencia a la rotura, la conductividad eléctrica, el color, la difusión...
Clasificación
Según sean intrínsecos o extrínsecos
En primer lugar se clasifican en intrínsecos y extrínsecos:
Intrínsecos: naturales, propios del material, salto de los propios átomos. Extrínsecos: impurezas, precipitados.
Según su dimensión
Se distinguen 4 tipos de defectos:
Puntuales: de 0 dimensiones, afectan a un punto de red, perturbando únicamente a los vecinos más próximos:
o Vacante o Vacancia.
El defecto vacante es cuando un átomo que se encuentra normalmente en la red cristalina deja de estarlo, dejando así un espacio vacío, que a veces es ocupado por un electrón (centro F).
o Átomo intersticial .
El defecto intersticial es cuando un átomo extra se introduce en un lugar de la estructura cristalina donde no se encuentra normalmente.
o Átomo sustitucional .
En este defecto se sustituye un átomo de la estructura crisatalina por otro. Se debe tomar en cuenta que el radio del átomo no debe ser diferente de un 15% ya sea en mayor o menor proporción ya que podrían ocurrir perturbaciones en el material. Un átomo de mayor radio
hará que los átomos vecinos sufran una compresión, y un átomo sustuido de menor radio hará que los átomos vecinos sufran una tensión.
o Átomo sustitucional grande .
o Defecto Frenkel .
Este defecto es una combinación entre el defecto de vacancia e intersticial, donde un átomo que se encuentra en un lugar normal de la estructura cristalina salta hacia un lugar intersticial dejando así una vacancia.
o Defecto Schottky o de par iónico.
Es un par de vacancias que se presentan en los cristales iónicos, donde se debe mantener un equilibrio en la estructura cristalina. Cuando se deja una vacancia de un anión, también debe dejarlo un catión para mantener un equilibrio en la red. Debe encontrarse la misma cantidad de aniones que de cationes.
o Impurezas .o Defectos de antiestructura .
Defectos lineales: se extienden en una dirección, y afectan a una fila de puntos de red:
o Dislocaciones
Defectos de superficie: se extienden en dos dimensiones: o Superficie del cristal.o Borde , frontera o límite de grano.o Defectos de apilamiento .o Maclas .
Defectos volumétricos: de 3 dimensiones, distorsionan fuertemente la red. Suelen estar formados por la agrupación de defectos puntuales:
o Cavidades .o Precipitación de fases .
Defectos puntuales. (Imperfeccion cerodimencional)
Son defectos que se presentan estructuralmente a nivel atomico en sistemas cristalinos
reales. Existen dos tipos de defectos puntuales: vacante y intersticial.
La vacante es un sitio desocupado por atomo dentro de la estructura del cristal.
El intersticial es un atomo extra insertado en la estructura ideal del cristal haciendo que dos
atomos ocupen un lugar cercano al de uno solo en la estructura perfecta del cristal. Los
defectos puntuales ocurren ocurren como resultado de la vibracion termica de toda la
estructura atomica del cristal. Al aumentar la temperatura aumenta la intensidad de esta
vibraciony se incrementa la probabilidad de desorganizacion estructural.
Defectos Lineales o dislocaciones(imperfeccion unidimimencional).
La red cristalina se distorsiona alrededor de una linea. Las imperfecciones
unidimensionales estan asociadas con deformaciones mecanicas. El defecto lineal
generalmente es designado con una “T invertida”. Las dislocaciones pueden ser de tipo
helicoidal (de tornillo) o de borde, asi como combinaciones mixtas de ambas. Se
cuantifican por medio del vector de burgers b que indica la presencia de una dislocacion en
el cristal.
Dislocacion de Borde:
Se genera por la insercion de un semiplano adicional de atomos. La distancia de
desplazamiento de los atomos alrededor de una dislocacion se denomina vector b de
deslizamiento o de Burgers y es perpendicular a la linea de dislocacion.
Dislocación de tornillo:
Se genera en un plano que se somete a un esfuerzo de corte. Se provoca un desplazamiento
que genera una superficie de un plano en forma de espiral semejante al movimiento de un
tornillo.
Dato:
Las dislocaciones en algunos materiales hacen que el material se ablande y mientras más se
vaya usando el material se hace mas blando.
Defectos planares:
También se les conoce como bordes de grano. son imperfecciones en la superficie que
separan los granos (cristales) de diferentes orientaciones en materiales policristalinos. Es
una región de átomos mal distribuidos entre granos adyacentes.
En los metales los límites de grano se crean durante la solidificación cuando los cristales
formados a partir de diferentes núcleos crecen simultáneamente y se encuentran unos con
otros.
El borde de grano es una región estrecha. El empaquetamiento atómico de los bordes de
grano es algo menor que dentro de los granos.
DEFECTOS DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Autointersticiales
Vacantes Cristales no iónicos Por impurezas : Sustitucional
Intersticial
DEFECTOS PUNTUALES Defecto de Frenkel
Defecto de Schottky Defecto de Farbe
Cristales iónicos Sustitucional Por impurezas Intersticial
de borde
DEFECTOS DE LINEA de tornillo
mixtas
DEFECTOS PLANARES O INTERFACIALES: Borde de grano.
DEFECTOS PUNTUALES
En cristales no iónicos
Autointersticiales (self intersticial): Un átomo de un cristal puede ocupar el lugar intersticial entre los átomos que lo rodean. No ocurre espontáneamente puede inducirse por radiación.
Vacantes (vacancy) : se producen debido a la pérdida del átomo que se encontraba en una posición en la red.
Solidificación, vibraciones atómicas.
Proporción 1/10000
Difusión de átomos en estado sólido a altas temperaturas.
Por impurezas: se presentan en cristales covalentes y metálicos.
Sustitucionales (sustitutional) : la impureza se ubica reemplazando a un átomo de la red.
Aumento de la conductividad en el silicio puro.
Intersticiales (Interstitial) : las impurezas se ubican en los intersticios. El tamaño del átomo de la impureza debe ser pequeño. Ej: carbono en el hierro.
en Cristales iónicos
Existe necesidad de mantener la electroneutralidad.
Defecto de Frenkel: Cuando un catión se mueve hacia la posición intersticial y genera una vacante. El conjunto vacante defecto intersticial es el defecto de Frenkel.
En un cristal iónico aumenta la conductividad del mismo.
Defecto de Schottky: Cuando dos iones de carga opuesta se pierden se crea un par de huecos debidos a la ausencia del catión y anión.
Por impurezas : las impurezas iónicas sustitucionales o intersticiales son también defectos en los cristales iónicos.
Ej: Sustitución del Ba2+ por Sr2+ en el BaS04
Vacancias: A 1000 oC el NiO es verde aislador y a 1500 oC se crean vacancias y se forma Ni0.97O (negro semiconductor).
Defecto de Farbe: Un anión que está ausente es reemplazado por un electrón que migra hacia el lugar vacante. Proporciona color al cristal
DEFECTOS DE LÍNEA O DISLOCACIONES
La red cristalina se distorsiona alrededor de una línea. Se crean durante la solidificación del sólido cristalino, por deformación plástica del cristal, por condensación de vacantes, por desajustes de tamaños atómicos en disoluciones sólidas.
De borde : Se genera por la inserción de un semiplano adicional de átomos.
La distancia de desplazamiento de los átomos alrededor de una dislocación se denomina vertor b de deslizamiento o de Burgers y es perpendicular a la línea de dislocación [esta es perpendicular al plano del dibujo]. Hay una zona de compresión donde se insertó el plano y una de tracción por debajo del mismo.
Dislocación tornillo : Se genera en un plano que se somete a un esfuerzo de corte.
Se provoca un desplazamiento que genera una superficie de un plano en forma de espiral semejante al movimiento de un tornillo.
Aquí la línea de dislocación y el vector desplazamiento de b son paralelos [en la de borde eran perpendiculares].
Mixtas: Existen dislocaciones mixtas [de borde + tornillo].
DEFECTOS PLANARES O INTERFACIALES Bordes de grano
Los bordes de grano son imperfecciones en la superficie que separa los granos [cristales] de diferentes orientaciones en materiales policristalinos. Es una región de átomos mal distribuidos entre granos adyacentes.
En los metales los límites de grano se crean durante la solidificación cuando los cristales formados a partir de diferentes núcleos crecen simultáneamente y se encuentran unos con otros.
El borde de grano es una región estrecha El empaquetamiento atómico de los bordes de grano es algo menor que dentro de los granos.
El más bajo empaquetamiento atómico también permite la difusión más rápida de los átomos en la región de los bordes de grano.
La energía más alta de los bordes de grano y su estructura más abierta hacen de ellos una región más favorable para la nucleación y el crecimiento de precipitados.
A temperaturas normales los bordes de grano limitan el flujo plástico que permite el movimiento de dislocaciones.
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