Las sustancias reales no son perfectas, ningún compuesto sólido puede ser 100% puro, De hecho, por encima de una temperatura de 0 grados Kelvin las estructuras perfectas no pueden existir.
Los compuestos más puros que se conocen en la actualidad presentan impurezas del orden de 0.1 ppb o lo que es lo mismo 1014 átomos de impurezas por mol de compuesto.
El estudio de los defectos cobra mucha importancia en la actualidad, ya que las propiedades del compuesto, tanto químicas cómo físicas dependen en gran parte de ellos.
Para entender mejor los defectos de los sólidos y cómo afectan a los compuestos puros los clasificaremos atendiendo a diferentes características.
- DEFECTOS ESTEQUIOMÉTRICOS: Son aquellos que no alteran la fórmula ideal del compuesto.
- DEFECTOS NO ESTEQUIOMÉTRICOS: Son aquellos en los que su presencia altera la fórmula .
Otra clasificación que podemos hacer es:
- DEFECTOS PUNTUALES: Son aquellos que afectan a posiciones atómicas.
- DEFECTOS EXTENDIDOS: Son aquellos que afectan a capas de átomos (bidimensionales) o a todo el cristal (tridimensionales).
Los defectos puntuales pueden darse de 4 formas diferentes pero en realidad nunca se presentan por separado sino que suelen combinarse entre ellos:
- Vacantes: (Vm o Vx) En el cristal hay un hueco que falta causado por un metal o un anión ausente
- Intersticiales: (Mi o Xi) En el cristal hay un átomo ya presente en el cristal que se encuentra en un sitio en el que no debería de haber átomos. (intersticio)
- Impurezas sustitucionales: (M´ en vez de M) o (X´en vez de X) Un átomo que no está en el cristal original sustituye a otro perteneciente al cristal en un hueco que antes ocupaba éste último.
- Impurezas intersticiales: (X´i o M´i) Un átomo que no pertenece al cristal original se situa en un intersticio.
Los defectos extendidos son de diversos tipos, pero pueden resumirse en dos: planares y lineales. Los defectos lineales consisten en que falta una fila de átomos, lo cuál genera en el cristal una dislocación cuneiforme (edge dislocation). Varias capas más adelante, la separación de los planos ya no es apreciable, pero queda una forma distorsionada provocada por la dislocación.
Éste defecto puede propagarse en el crecimiento del cristal, es entonces cuando se da una dislocación helicoidal (screw dislocation).
Los defectos planares pueden ser de dos clases:
- Planos de zizalladura o planos CS (Crystallographic shear planes).
- Defectos de empaquetamiento: son alteraciones de la secuencia de las capas.
Atendiendo a los defectos puntuales, podemos distinguir estequiométricos y no estequiométricos .
- Defectos puntuales estequiométricos: son los denominados tipo Schottky y tipo Frenkel. Los de tipo Schottky consisten en vacantes de metal o anión que migran hacia la superficie del cristal (Vm + Vx) por ejemplo: NaCl y las de tipo Frenkel que consisten en vacantes de metal y anión con intersticiales de los cationes y aniones que se alojan en el intersticio. (Vx + Xi) (Vm + Mi) por ejemplo CaF2 y AgCl.
- Los defectos puntuales no estequiométricos son aquellos que afectan a la fórmula del compuesto y se dan cuando el metal es capaz de acceder a diferentes estados de oxidación por ejemplo Fe1+xO.
