Несовершенства кристаллической структуры: нестехиометрические дефекты

Нестехиометрические дефекты кристаллических структур относятся к отклонениям от идеального химического состава соединения.

Избыточные дефекты металла возникают, когда соединение содержит больше ионов металлов, чем стехиометрическое отношение.

Например, когда кристаллы хлорида натрия нагреваются в паре натрия, они желтеют, потому что несколько атомов натрия попадают в кристалл и ионизуются в Na⁺-ионы и электроны.

Эти электроны заполняют участки, предназначенные для хлоридных ионов, создавая избыток ионов Na⁺ .

Когда свет поглощается, эти делокализованные электроны переходят в возбужденное состояние, придавая кристаллу цвет. Эти сайты называются цветовыми центрами или F-центрами.

При дефектах, связанных с дефицитом металлов, отсутствующий положительный ион создаёт дополнительный отрицательный заряд, который компенсируется тем, что соседний металлический ион получает дополнительный положительный заряд.

Они часто встречаются в переходных металлических соединениях, таких как оксиды металлов и сульфиды, с разными степенями окисления.

Например, оксид железа, обнаруженный в метеоритах и океаническом базальте, испытывает дефицит Fe²⁺, который уравновешивается наличием ионов Fe³⁺ в межмежучастках между пустыми участками Fe²⁺, формируя скопления типа Fe_3O4.