Defeitos pontuais nos metais

3. Defeitos cristalinos e a sua importância
Formando um cristal perfeito minimizamos a energia potencial total dos átomos nessa estrutura particular. O que acontece é crescido do líquido ou vapor, é o cristal sempre perfeito? O que acontece quando a temperatura é aumentada? O que acontece quando introduzimos impurezas no sólido? No existem cristais perfeitos: temos que compreender os tipos de defeitos que podem existir. Muitas vezes propriedades mecânicas e eléctricas dos sólidos são controladas pelos defeitos.

3.1 Defeitos pontuais: lacunas e impurezas Acima do zero absoluto todos os cristais tem lacunas atómicas, átomos que não estão nos seus lugares da rede! necessárias para o equilíbrio térmico (defeitos termodinâmicos) As lacunas introduzem desordem no cristal: rompem a periodicidade perfeita do cristal. Teoria cinética molecular: todos os átomos vibram arredor das suas posições de equilíbrio com uma distribuição de energias parecida a distribuição de Boltzmann. Num instante pode haver um átomo com energia para romper as ligações e saltar para um lugar na superfície. Uma lacuna fica justo baixo a superfície. A lacuna pode agora difundir no interior do cristal quando os átomos difundem na lacuna. Ev: energia média necessária para criar a lacuna (vacancy). exp(-Ev/kT): fracção dos átomos do cristal que tem energia suficiente para criar a lacuna. Com N: número de átomos por unidade de volume no cristal; a concentração de lacunas é:

nv=N exp (-Ev/kT)

Sempre haverá uma concentração de equilíbrio de lacunas a uma dada temperatura.

Há outros processos que também creiam lacunas. Temos considerado a dimensão da lacuna igual a dimensão na rede do átomo que falta, o que não é inteiramente certo: os átomos vizinhos podem “ocupar” parte do espaço deixado pelo átomos: a rede arredor da lacuna estará distorcida em alguma dimensões atómicas e o volume da lacuna será menor que o volume do átomo que falta: a) As lacunas são um tipo particular de defeitos