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Defectos estructurales 99 de 120
3.2 Defectos puntuales
Vacancias y Autointersticial
El más simple de los defectos puntuales es el vacante, o vacante de red, lugar
normalmente ocupado por un átomo ahora ausente. Las vacantes se producen
durante la solidificación y también como consecuencia de las vibraciones, que se
desplaza los átomos de sus posiciones reticulares normales.
En equilibrio,el número de vacante Nv de una cantidad determinada de material
depende de la temperatura.
Nv = N exp

−
Qv
kT

En esta expresión, N es el número total de lugares ocupados por átomo, Qv
es la energía de activación (energía vibraciones requerida para la formación de un
vacante), T es la temperatura absoluta, en grados kelvin y k es la constante de
Boltzman: 1.38 × 10−23 J/(átomo ·K),o 8.62 × 10−5 eV/(átomo ·K), dependiendo
de las unidades de Qv. De este modo, el número de vacantes crece exponencialmente
con la temperatura, según la ecuación. En la mayoría de os metales, el
llegar a la temperatura de fusión la fracción de vacantes Nv/N es de orden de
10−4: hay una vacante por cada 10000 lugares ocupados. Otros parámetros del
material tienen una dependencia exponencial conla temperatura parecida a la
prevista por la ecuación.
Un defecto autointersticial es un átomo de un cristal que se ha desplazado a un
lugar intersticial, un espacio vacío pequeño que ordinariamente no está ocupado.
En los metales, los defectos autointersticial introducen dimensiones relativamente
grandes en los alrededores de la red porque los átomos suelen ser mucho mayores
que lasposiciones intersticiales donde se sitúan. Por consiguiente, la formación de
este defecto no es muy probable y existe en pequeñas concentraciones, significativamente
menores que para las vacantes.
ITESCAM IMAT - MAU-1011 F. del Estado Sólido
100 de 120 3. Defectos estructurales
Impurezas en sólidos
No es posible conseguir un metal puro, consiste en átomos exclusivamente
de un solo tipo. Lasimpurezas extrañas siempre están presentes y a veces existen
como defectos cristalinos puntuales. Incluso con técnicas relativamente sofisticadas
es difícil afinar los metales de modo que su riqueza exceda del 99.9999%. En
estas condiciones, un metro cubico de material contiene el orden de 1022 a 1023
átomos de impureza. La mayoría de los metales mas familiares no son altamente
puros, sinoaleaciones en las cuales se añaden intencionalmente átomos extraños
para conseguir un metal de características especificas. Corrientemente los metales
se alean para conseguir resistencias mecánicas y resistencia a la corrosión. Por
ejemplo, la plata de ley contiene 92.5% de plata y 7.5% de cobre. En ambientes
normales, la plata pura tiene elevada resistencia a la corrosión, pero es muy blanda.Aleando la plata con cobre se incrementa considerablemente la resistencia mecánica
sin disminuir la resistencia a la corrosión.
Adicionando átomos de impurezas a un metal se forma una disolución solida
y/o una nueva segunda fase, dependiendo del tipo de impureza, de su concentración
y de la temperatura de la aleación.
Merecen mención varios términos relativos a impurezas y a disoluciones solidas.Al hablar de aleaciones, se utilizan comúnmente, o términos soluto y disolvente.
El disolvente representa el elemento o compuesto presente en mayor cuantía. El
soluto se emplea para designar un elemento o compuesto presente en menor concentración.
Disoluciones sólidas
Una disolución solida se forma cuando, al adicionar átomo de soluto a un
material disolvente, la estructura cristalina semantiene y no se forma ninguna otra
nueva estructura. Quizá es útil hacer una antología con la disolución liquida. Si dos
líquidos solubles entre sí (tales como el alcohol y el agua) se mezclan, se produce
una disolución liquida de composición homogénea en toda ella. Una disolución
solida también es composicionalmente homogénea; los átomos de impurezas se
dispersan libre y uniformemente dentro...