Difetto interstiziale

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Atomo in posizione sostituzionale (in alto) e in posizione interstiziale (in basso).

Nell'ambito della fisica dello stato solido, un difetto interstiziale è un atomo situato nello spazio compreso fra gli atomi che occupano i punti del reticolo di Bravais. Tale atomo può essere dello stesso elemento del cristallo ospitante, e si dirà allora "autointerstiziale", oppure può essere un'impurezza di un altro elemento.

Una tipologia di difetto cristallino simile all'atomo interstiziale è l'atomo sostituzionale, che corrisponde alla situazione in cui un atomo del reticolo cristallino è sostituito da un'impurezza.

Un esempio di materiale ricco di difetti interstiziale è l'acciaio: infatti l'acciaio può essere schematizzato come un reticolo cristallino di ferro con atomi di carbonio in posizione interstiziale.

Posizioni interstiziali dei reticoli cubici[modifica | modifica wikitesto]

  • FCC (face centered cubic): nei reticoli cubici a facce centrate possiamo identificare una posizione interstiziale principale detta ottaedrica, cioè gli atomi interstiziali si posizionano al centro del cubo o dello spigolo, posizioni cristallograficamente equivalenti e identificate dai vettori (1/2 , 1/2 , 1/2) e (1/2 , 0 , 0), formando così un ottaedro perfetto. Se approssimiamo a sfere rigide, in un reticolo di ferro, lo spazio libero della posizione interstiziale ha raggio 0,52Å, mentre il raggio dell'atomo di ferro è di 1,25 Å, quindi solo atomi prossimi a queste dimensioni possono occupare tale posizione. La posizione però può anche essere occupata da atomi di raggio poco superiore a 0,52Å , creando però sollecitazioni, e chiaramente non possono essere occupate contemporaneamente posizioni adiacenti.
    La seconda posizione interstiziale di questo tipo di reticolo è quella tetraedrica, corrispondenti ad un quarto di diagonali del cubo e caratterizzata dalle coordinate (1/4 , 1/4 , 1/4) ed equivalenti. La cavità tetraedrica ha però dimensioni molto minori di quella ottaedrica e la presenza di interstiziale è nettamente sfavorita.
  • BCC (body centered cubic): nella struttura a corpo centrato invece la posizione interstiziale più ampia (che non è però la principale) è data da quella tetraedrica (1/2 , 1/4 , 0) ed equivalenti, anche se esiste una posizione ottaedrica: il centro delle facce e degli spigoli (1/2 , 0 , 0) e (1/2 , 1/2 , 0) ed equivalenti. La posizione tetraedrica, pur corrispondendo ad un più ampio spazio vuoto, non è la favorita, la scelta di una posizione o di un'altra dipende dall'energia del sistema e quindi dalle distorsioni che si introducono nel reticolo: la posizione tetraedrica è isotropa e gli sforzi si ripartiscono in egual modo su tutti e quattro gli atomi vicini, mentre nella posizione ottaedrica gli spostamenti riguardano soprattutto i due atomi più vicini. Quindi la posizione interstiziale principale nella BCC è quella tetraedrica.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]