Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Физика и химия твердого тела. Точечные дефекты в ионных кристаллах

Покупка
Артикул: 752301.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
Настоящие указания содержат многовариантные задачи для выполнения индивидуальных домашних работ по разделу «Точечные дефекты в ионных кристаллах» курса «Физика и химия твердого состояния». Выполнение домашней работы должно развить у студентов: умение составлять символические («квазихимические») уравнения физико-химических процессов, протекающих в ионных кристаллах с участием точечных дефектов, понимание электронной природы некоторых типов центров окраски кристаллов (F-центров), навык прогнозирования влияния примесей гетеровалентных ионов на ионную электропроводность кристаллов и их присутствия в оксиде (сульфиде) на скорость роста оксидной (сульфидной) пленки на металле. Теоретические разделы должны помочь глубже понять рассматриваемые проблемы как при выполнении задания, так и при самостоятельной проработке материала по соответствующим вопросам курса. Исходные данные, используемые для составления задач, заимствованы из оригинальных работ. Предназначены для студентов специальности 070800.
Андреев, Л. А. Физика и химия твердого тела. Точечные дефекты в ионных кристаллах : методические указания / Л. А. Андреев, А. В. Новиков, Е. А. Новикова. - Москва : ИД МИСиС, 2003. - 82 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1228219 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
СОДЕРЖАНИЕ 

Задача!. Квазихимические процессы 
при возникновении 
нестехиометричности в кристаллах галогенидов одновалентных металлов 
4 

Указания к выполнению задачи 1 
9 

Задача 2. Квазихимические реакции образования растворов 
замещения в кристаллических галогенидах щелочных металлов 
10 

Указания к выполнению задачи 2 
13 

Задача 3. Квазихимическое равновесие в нестехиометрических 
оксидах (сульфидах) и-типа 
14 

Указания к выполнению задачи 3 
16 

Задача 4. Квазихимическое равновесие в нестехиометрических 
оксидах (сульфидах) ;?-типа 
18 

Указания к выполнению задачи 4 
20 

Задача 5. Электронная 
модель 
F-центра 
в 
кристаллах 
галогенидов щелочных металлов и ее экспериментальная 
проверка 
22 

Указания к выполнению задачи 5 
26 

Задача 6. Определение 
энергии 
активации 
самодиффузии 
катионов Е°^, и энергии образования дефектов Шоттки Е] В 
галогенидах щелочных металлов по данным о температурной 
зависимости их ионной электропроводимости 
27 

Указания к выполнению задачи 6 
40 

Задача 7. Влияние 
легирующих 
добавок 
на 
константу 

параболического окисления металлов 
50 

Указания к выполнению задачи 7 
56 

Приложение А. Система символических обозначений дефектов 

Шоттки-Хауффе 
65 

Приложение Б. Система символических обозначений дефектов 

по Крёгеру и Винку 
76 

Библиографический список 
81 

3 

Задача 1 

КВАЗИХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 

ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ НЕСТЕХИОМЕТРИЧНОСТИ 

В КРИСТАЛЛАХ ГАЛОГЕНИДОВ 
ОДНОВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ 

1.1. Написать квазихимические уравнения, описывающие возникновение некоторых характерных типов разупорядоченности (структурной и электронной) в галогенидах одновалентных металлов ГА", 
указанных в индивидуальном задании студента (в отдельных случаях 
эти реакции можно рассматривать как гипотетические). Каждую из 
рассматриваемых квазихимических реакций записать в двух вариантах, используя, с одной стороны, систему символических обозначений Крёгера - Винка и, с другой стороны, систему обозначений 
Шоттки - Хауффе. Описание систем обозначения дефектов дано в 
приложениях А и Б в конце руководства. 

Индивидуальное задание студент находит в табл. 1 - 4, которые 
соответствуют номерам учебных групп в порядке 1 - 4, согласно своему номеру в журнале группы. 

4 

Указания к выполнению задачи 1 

Примеры составления квазихимических процессов, обусловливающих возникновение типичных случаев разупорядоченности в 
кристаллах галогенидов одновалентных металлов, можно найти в 
приложениях А и Б в конце этого руководства. 

9 

Задача 2 

КВАЗИХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ 

РАСТВОРОВ ЗАМЕЩЕНИЯ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ 

ГАЛОГЕНИДАХ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ 

2.1. Написать два варианта квазихимического уравнения процесса 
растворения примеси М^^А~2 в решетке ионного соединения К^А~, используя для обозначения дефектов, с одной стороны, систему символов 
Крёгера - Винка и, с другой стороны, систему Шоттки - Хауффе. 

2.2. Процесс образования дефектов по Шоттки в ионном кристалле К^А~, если воспользоваться системой обозначений по ШотткиХауффе, описывается уравнением 

0=Ац.+К^,. 

Обозначив константу равновесия процесса (1) через К^, а концентрации анионных и катионных вакансий соответственно п^. и п^. , 
для состояния равновесия, рассматривая вакансии как компоненты 
бесконечноразбавленного раствора, можно написать 

К ^ = « • • • «•• • 

Выражение (2) справедливо как для чистого стехиометрического 
К^А~, так и для кристалла К^А~, содержащего примесь. Если валентность Z катиона примеси М выше еденицы, то ее растворение в решетке К^А~ должно приводить к увеличению концентрации катионных вакансий по сравнению с той, что предсказывает реакция (1). 

Используя уравнение (2), а также приняв во внимание реакцию растворения примеси М^^А~2 в кристалле К^А~, получить уравнение, выра
концентрации примеси п . . При выполнении этого пункта воспользоваться системой символических обозначений Шоттки - Хауффе. 

Индивидуальное задание студент находит в табл. 5-8, которые 
соответствуют номерам учебных групп в порядке 1-4, согласно своему номеру в журнале группы. 

10 

Указания к выполнению задачи 2 

2.1. При составлении уравнения квазихимического процесса растворения примеси в кристалле воспользуйтесь приложениями А и Б в 
конце этого руководства. 

2.2. В образце К^А~, не содержащем примесь М^^Аг, анионные вакансии образуются исключительно как следствие протекания реакции образования дефектов по Шоттки (1). Если равновесная концентрация анионных вакансий п^., то вклад реакции (1) в увеличение 

концентрации катионных вакансий, согласно (1), составит величину 
ди^ = И|_|. . В образце, содержащем примесь, катионные вакансии образуются также вследствие реакции растворения: 

МА,^2КА + 
К^,+М,^.{К). 

Увеличение их концентрации, связанное с полным растворением 
примеси МАг, составит ди^^ = п^. . 

Таким образом, концентрация анионных вакансий в кристалле 
при 
равновесии 
будет 
равна 
п^., 
а 
катионных 
вакансий 

Подставив эти концентрации в уравнение константы равновесия (2), после алгебраических преобразований получим искомые зависимости п . - f{n^.) 
и и . = /(И(Ф).) для постоянной температуры Т. 

13 

Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину