Difetto cristallino

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I difetti dei cristalli corrispondono a delle zone del cristallo in cui viene a mancare l'ordine proprio del reticolo cristallino.

Un cristallo reale presenta sempre difetti al suo interno. Il numero di questi difetti aumenta in seguito ad un aumento di temperatura o uno stress di tipo meccanico. Solo allo zero assoluto (T = 0 K) si avrà equilibrio termodinamico, e quindi entropia nulla (S = 0) ed assenza di difetti. A temperature maggiori dello zero assoluto tutti i cristalli deviano dallo stato perfettamente ordinato, e si ha la comparsa dei difetti reticolari.

La tendenza spontanea alla formazione di difetti è dovuta alla tendenza ad aumentare la propria entropia di tutti i sistemi: la creazione di un difetto origina infatti un sistema ad entropia più elevata. A questa tendenza si oppone la necessità di fornire energia per la formazione di difetti.
Ad ogni temperatura si avrà quindi un bilancio tra queste due opposte tendenze, e all'equilibrio il numero di difetti sarà tale da minimizzare l'energia libera del cristallo. Ciò significa in pratica che l'aumento del numero di difetti in un cristallo è limitato dall'energia necessaria per formarli.

Si possono dividere in due categorie:[1]

  • difetti intrinseci: attribuibili alla termodinamica dello stato solido, presenti in tutti i cristalli;
  • difetti estrinseci: specifici di un particolare composto cristallino, tra cui i difetti di stechiometricità e le impurezze.

I difetti termodinamicamente intrinseci si hanno per qualunque solido a temperature maggiori dello zero assoluto: gli atomi a T > 0 K possono infatti spostarsi dalle loro posizioni di equilibrio, generando siti reticolari vacanti o occupando posizioni interstiziali.

In base alla loro natura (zero-dimensionale, monodimensionale, bidimensionale, o tridimensionale) i difetti vengono divisi in:

  • difetti puntiformi o puntuali o adimensionali (associati ad una o due posizioni atomiche);
  • difetti lineari o monodimensionali;
  • difetti di superficie o interfacciali o bidimensionali;
  • difetti tridimensionali o di volume.

Difetti puntuali[modifica | modifica sorgente]

I difetti puntuali (anche chiamati difetti puntiformi) fanno parte delle imperfezioni cristalline dei solidi; sono difetti di dimensione 0 (puntuali appunto) e quindi interessano una più (limitate) zone puntiformi.

Tra i difetti puntuali abbiamo:

Dei difetti puntuali fanno parte anche le imperfezioni chimiche, ovvero le impurezze dei solidi (ad esempio gli atomi sostituzionali).

Difetti di linea[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Dislocazione.

I difetti di linea sono:

Difetti di superficie[modifica | modifica sorgente]

I difetti di superficie possono essere:

  • bordi di grano: presenti in tutte le strutture policristalline, corrispondono alle superfici in cui si incontrano i microcristalli;
  • bordi di fase: presenti nelle leghe.

Difetti di volume[modifica | modifica sorgente]

I difetti di volume possono essere:

Evidenze sperimentali[modifica | modifica sorgente]

Sono presenti alcune evidenze sperimentali della presenza di difetti nei reticoli cristallini:

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Bianchi, op. cit., pp. 53-57
  2. ^ Paunovic, op. cit., p. 24

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]