फ्रेंकेल दोष: Difference between revisions

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[[क्रिस्टलोग्राफी]] में, फ्रेनकेल दोष एक प्रकार का क्रिस्टलोग्राफिक दोष #प्वाइंट_डिफेक्ट्स [[क्रिस्टल लैटिस]] में होता है, जिसका नाम इसके खोजकर्ता [[याकोव फ्रेनकेल]] के नाम पर रखा गया है।<ref>{{cite journal |last=Frenkel |first=Yakov |date=1926 |title= Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (About the thermal motion in solids and liquids) |journal= Zeitschrift für Physik |publisher= Springer |volume= 35 |issue= 8|pages= 652–669 |doi= 10.1007/BF0137981 |bibcode = 1926ZPhy...35..652F }}</ref> दोष तब बनता है जब एक परमाणु या छोटा [[आयन]] (आमतौर पर धनायन) जाली में अपना स्थान छोड़ देता है, एक [[रिक्ति दोष]] बनाता है और पास के स्थान पर रहने से एक [[अंतरालीय दोष]] बन जाता है।<ref>{{Cite book|title=ठोस अवस्था रसायन|last=Ashcroft and Mermin|publisher=Cengage Learning|year=1976|isbn=0030839939|pages=[https://archive.org/details/solidstatephysic00ashc/page/620 620]|url=https://archive.org/details/solidstatephysic00ashc/page/620}}</ref> तात्विक प्रणालियों में, वे मुख्य रूप से थ्रेसहोल्ड विस्थापन ऊर्जा के दौरान उत्पन्न होते हैं, क्योंकि उनका गठन एन्थैल्पी आमतौर पर रिक्तियों जैसे अन्य बिंदु दोषों की तुलना में बहुत अधिक होता है, और इस प्रकार बोल्ट्ज़मान वितरण के अनुसार उनकी संतुलन एकाग्रता पता लगाने की सीमा से नीचे होती है।{{cn|date=June 2020}} आयनिक क्रिस्टल में, जिनमें आमतौर पर कम समन्वय संख्या होती है या आयनों के आकार में काफी असमानता होती है, यह दोष अनायास भी उत्पन्न हो सकता है, जहां छोटा आयन (आमतौर पर कटियन) विस्थापित हो जाता है।{{cn|date=June 2020}} Schottky दोष के समान Frenkel दोष एक [[Stoichiometry]] दोष है (यौगिक के सभी stoichiometry में परिवर्तन नहीं करता है)। आयनिक यौगिकों में, शामिल रिक्ति और अंतरालीय दोष विपरीत रूप से आवेशित होते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण उनसे एक दूसरे के करीब स्थित होने की उम्मीद की जा सकती है। हालांकि, इस तरह के एक युग्मित दोष के छोटे एन्ट्रॉपी के कारण वास्तविक सामग्री में ऐसा होने की संभावना नहीं है, या क्योंकि दो दोष एक दूसरे में गिर सकते हैं।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/acsaem.9b01918|title=Comment on “Understanding the Intrinsic P-Type Behavior and Phase Stability of Thermoelectric α-Mg3Sb2”|journal=ACS Applied Energy Materials|last1=Gorai|first1=Prashun|last2=Stevanovic|first2=Vladan}}</ref> इसके अलावा, क्योंकि इस तरह के युग्मित जटिल दोष स्टोइकोमेट्रिक हैं, उनकी एकाग्रता रासायनिक स्थितियों से स्वतंत्र होगी।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/accountsmr.2c00044|title=आवेशित दोषों की अभिसारी समझ|journal=Accounts of Materials Research|last1=Anand|first1=Shashwat|last2=Toriyama|first2=Micheal|last3=Wolverton|first3=Chris|last4=Snyder|first4=Jeff}}</ref>
[[क्रिस्टलोग्राफी]] में '''फ्रेंकेल दोष''' क्रिस्टलीय ठोसों में विशेष प्रकार का बिंदु दोष है। जिसका नाम इसके खोजकर्ता [[याकोव फ्रेनकेल|याकोव फ्रेंकेल]] के नाम पर रखा गया है।<ref>{{cite journal |last=Frenkel |first=Yakov |date=1926 |title= Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (About the thermal motion in solids and liquids) |journal= Zeitschrift für Physik |publisher= Springer |volume= 35 |issue= 8|pages= 652–669 |doi= 10.1007/BF0137981 |bibcode = 1926ZPhy...35..652F }}</ref> दोष तब बनता है जब परमाणु या छोटा [[आयन]] (सामान्यतः धनायन) जाली में अपना स्थान छोड़ देता है। अतः [[रिक्ति दोष]] बनाता है और पास के स्थान पर रहने से [[अंतरालीय दोष]] बन जाता है।<ref>{{Cite book|title=ठोस अवस्था रसायन|last=Ashcroft and Mermin|publisher=Cengage Learning|year=1976|isbn=0030839939|pages=[https://archive.org/details/solidstatephysic00ashc/page/620 620]|url=https://archive.org/details/solidstatephysic00ashc/page/620}}</ref> तात्विक प्रणालियों में वह मुख्य रूप से कण विकिरण के दौरान उत्पन्न होते हैं। जिससे कि उनकी गठन एन्थैल्पी सामान्यतः रिक्तियों जैसे अन्य बिंदु दोषों की तुलना में बहुत अधिक होता है और इस प्रकार बोल्ट्ज़मान वितरण के अनुसार उनकी संतुलन एकाग्रता पता लगाने की सीमा से नीचे होती है। आयनिक क्रिस्टल में जिनमें सामान्यतः कम समन्वय संख्या होती है। या आयनों के आकार में अधिक असमानता होती है। यह दोष अनायास भी उत्पन्न हो सकता है। जहां छोटा आयन (सामान्यतः कटियन) विस्थापित हो जाता है। शॉटकी दोष के समान फ्रेंकेल दोष [[Stoichiometry|रससमीकरणमितीय]] दोष है। (यौगिक के सभी रससमीकरणमिति में परिवर्तन नहीं करता है।) आयनिक यौगिकों में सम्मिलित रिक्ति और अंतरालीय दोष विपरीत रूप से आवेशित होते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण उनसे दूसरे के समीप स्थित होने की उम्मीद की जा सकती है। चूंकि इस प्रकार के युग्मित दोष के छोटे एन्ट्रॉपी के कारण वास्तविक सामग्री में ऐसा होने की संभावना नहीं है। या जिससे कि दो दोष सम्मिलित हो सकते हैं।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/acsaem.9b01918|title=Comment on “Understanding the Intrinsic P-Type Behavior and Phase Stability of Thermoelectric α-Mg3Sb2”|journal=ACS Applied Energy Materials|last1=Gorai|first1=Prashun|last2=Stevanovic|first2=Vladan}}</ref> इसके अतिरिक्त जिससे कि इस प्रकार के युग्मित जटिल दोष रससमीकरणमितीय हैं। उनकी एकाग्रता रासायनिक स्थितियों से स्वतंत्र होती है।<ref>{{cite journal|doi=10.1021/accountsmr.2c00044|title=आवेशित दोषों की अभिसारी समझ|journal=Accounts of Materials Research|last1=Anand|first1=Shashwat|last2=Toriyama|first2=Micheal|last3=Wolverton|first3=Chris|last4=Snyder|first4=Jeff}}</ref>
 
 
== घनत्व पर प्रभाव ==
== घनत्व पर प्रभाव ==
भले ही फ्रेनकेल दोषों में क्रिस्टल के भीतर केवल आयनों का प्रवास शामिल है, कुल आयतन और इस प्रकार घनत्व आवश्यक रूप से परिवर्तित नहीं होता है: विशेष रूप से [[पैक-बंद]] सिस्टम के लिए, अंतरालीय परमाणु द्वारा प्रेरित उपभेदों के कारण जाली का विस्तार आम तौर पर हावी होता है। रिक्ति के कारण जाली संकुचन, घनत्व में कमी के कारण।{{Citation needed|date=June 2020}}
यदि फ्रेंकेल दोषों में क्रिस्टल के अंदर केवल आयनों का प्रवास सम्मिलित है। कुल आयतन और इस प्रकार घनत्व आवश्यक रूप से परिवर्तित नहीं होता है। विशेष रूप से [[पैक-बंद]] प्रणाली के लिए अंतरालीय परमाणु द्वारा प्रेरित उपभेदों के कारण जाली का विस्तार सामान्यतः हावी होता है। रिक्ति के कारण जाली संकुचन, घनत्व में कमी के कारण होता है।


== उदाहरण ==
== उदाहरण ==
[[Image:NaCl - Frenkel defect.jpg|thumb|right|NaCl संरचना के भीतर Frenkel दोष]]आयन और धनायन के बीच एक बड़े आकार के अंतर के साथ आयनिक ठोस में फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित होते हैं (प्रभावी प्रभावी परमाणु प्रभार के कारण आमतौर पर छोटे कटियन के साथ)
[[Image:NaCl - Frenkel defect.jpg|thumb|right|NaCl संरचना के अंदर फ्रेंकेल दोष]]आयन और धनायन के मध्य बड़े आकार के अंतर के साथ आयनिक ठोस में फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित होते हैं। (प्रभावी परमाणु प्रभार के कारण सामान्यतः छोटे कटियन के साथ)


ठोस पदार्थों के कुछ उदाहरण जो फ्रेनकेल दोष प्रदर्शित करते हैं:
ठोस पदार्थों के कुछ उदाहरण जो फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित करते हैं।
* [[जिंक सल्फाइड]],
* [[जिंक सल्फाइड]],
* सिल्वर (I) क्लोराइड,
* सिल्वर (I) क्लोराइड,
* सिल्वर (I) ब्रोमाइड (शोट्की दोष दोष भी दिखाता है),
* सिल्वर (I) ब्रोमाइड (शॉटकी दोष भी दिखाता है।),
* सिल्वर (I) आयोडाइड।
* सिल्वर (I) आयोडाइड।
ये तुलनात्मक रूप से छोटे आकार के कारण हैं <chem>Zn^2+</chem> और <chem>Ag+</chem> आयन।
ये तुलनात्मक रूप से छोटे आकार के कारण <chem>Zn^2+</chem> और <chem>Ag+</chem> आयन हैं।


उदाहरण के लिए, X द्वारा गठित जाली पर विचार करें<sup>एन−</sup> और एम<sup>एन+</sup> आयन। मान लीजिए कि एक एम आयन एम सबलेटिस को छोड़ देता है, एक्स सबलेटिस को अपरिवर्तित छोड़ देता है। बनने वाले इंटरस्टिशियल्स की संख्या बनने वाली रिक्तियों की संख्या के बराबर होगी।
उदाहरण के लिए, X<sup>''n''−</sup> और M<sup>''n''+</sup> आयनों द्वारा गठित जालक पर विचार कर सकते है। मान लीजिए कि एम आयन एम सबलेटिस को छोड़ देता है और एक्स सबलेटिस को अपरिवर्तित छोड़ देता है। तब बनने वाले इंटरस्टिशियल्स की संख्या बनने वाली रिक्तियों की संख्या के समान्तर होती है।


एमजीओ में फ्रेनकेल दोष प्रतिक्रिया का एक रूप ऑक्साइड आयनों के साथ जाली छोड़कर क्रोगर-विंक नोटेशन में लिखे [[अंतरालीय साइट]] में जा रहा है:
एमजीओ में फ्रेंकेल दोष प्रतिक्रिया का रूप ऑक्साइड आयनों के साथ जाली छोड़कर क्रोगर-विंक नोटेशन में लिखे [[अंतरालीय साइट]] में जा रहा है।


: मिलीग्राम{{su|p=×|b=Mg}} + ओ{{su|p=×|b=O}} → ओ{{su|p={{tmath|\prime\prime}}|b=i}} + वी{{su|p=••|b=O}} + मिलीग्राम{{su|p=×|b=Mg}}
: Mg{{su|p=×|b=Mg}} + O{{su|p=×|b=O}} → O{{su|p={{tmath|\prime\prime}}|b=i}} + v{{su|p=••|b=O}} + Mg{{su|p=×|b=Mg}}


इसे सोडियम क्लोराइड क्रिस्टल संरचना के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। नीचे दिए गए आरेख योजनाबद्ध द्वि-आयामी प्रतिनिधित्व हैं।
इसे सोडियम क्लोराइड क्रिस्टल संरचना के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। नीचे दिए गए आरेख योजनाबद्ध द्वि-आयामी प्रतिनिधित्व हैं।
[[Image:Nacllattice.svg|thumb|left|दोष मुक्त NaCl संरचना]]
[[Image:Nacllattice.svg|thumb|left|दोष मुक्त NaCl संरचना]]
[[Image:Naclfrenkeldefect.svg|thumb|left|NaCl संरचना के भीतर दो फ्रेनकेल दोष]]
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== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==

Revision as of 18:54, 6 April 2023

क्रिस्टलोग्राफी में फ्रेंकेल दोष क्रिस्टलीय ठोसों में विशेष प्रकार का बिंदु दोष है। जिसका नाम इसके खोजकर्ता याकोव फ्रेंकेल के नाम पर रखा गया है।[1] दोष तब बनता है जब परमाणु या छोटा आयन (सामान्यतः धनायन) जाली में अपना स्थान छोड़ देता है। अतः रिक्ति दोष बनाता है और पास के स्थान पर रहने से अंतरालीय दोष बन जाता है।[2] तात्विक प्रणालियों में वह मुख्य रूप से कण विकिरण के दौरान उत्पन्न होते हैं। जिससे कि उनकी गठन एन्थैल्पी सामान्यतः रिक्तियों जैसे अन्य बिंदु दोषों की तुलना में बहुत अधिक होता है और इस प्रकार बोल्ट्ज़मान वितरण के अनुसार उनकी संतुलन एकाग्रता पता लगाने की सीमा से नीचे होती है। आयनिक क्रिस्टल में जिनमें सामान्यतः कम समन्वय संख्या होती है। या आयनों के आकार में अधिक असमानता होती है। यह दोष अनायास भी उत्पन्न हो सकता है। जहां छोटा आयन (सामान्यतः कटियन) विस्थापित हो जाता है। शॉटकी दोष के समान फ्रेंकेल दोष रससमीकरणमितीय दोष है। (यौगिक के सभी रससमीकरणमिति में परिवर्तन नहीं करता है।) आयनिक यौगिकों में सम्मिलित रिक्ति और अंतरालीय दोष विपरीत रूप से आवेशित होते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण उनसे दूसरे के समीप स्थित होने की उम्मीद की जा सकती है। चूंकि इस प्रकार के युग्मित दोष के छोटे एन्ट्रॉपी के कारण वास्तविक सामग्री में ऐसा होने की संभावना नहीं है। या जिससे कि दो दोष सम्मिलित हो सकते हैं।[3] इसके अतिरिक्त जिससे कि इस प्रकार के युग्मित जटिल दोष रससमीकरणमितीय हैं। उनकी एकाग्रता रासायनिक स्थितियों से स्वतंत्र होती है।[4]

घनत्व पर प्रभाव

यदि फ्रेंकेल दोषों में क्रिस्टल के अंदर केवल आयनों का प्रवास सम्मिलित है। कुल आयतन और इस प्रकार घनत्व आवश्यक रूप से परिवर्तित नहीं होता है। विशेष रूप से पैक-बंद प्रणाली के लिए अंतरालीय परमाणु द्वारा प्रेरित उपभेदों के कारण जाली का विस्तार सामान्यतः हावी होता है। रिक्ति के कारण जाली संकुचन, घनत्व में कमी के कारण होता है।

उदाहरण

NaCl संरचना के अंदर फ्रेंकेल दोष

आयन और धनायन के मध्य बड़े आकार के अंतर के साथ आयनिक ठोस में फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित होते हैं। (प्रभावी परमाणु प्रभार के कारण सामान्यतः छोटे कटियन के साथ)

ठोस पदार्थों के कुछ उदाहरण जो फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित करते हैं।

  • जिंक सल्फाइड,
  • सिल्वर (I) क्लोराइड,
  • सिल्वर (I) ब्रोमाइड (शॉटकी दोष भी दिखाता है।),
  • सिल्वर (I) आयोडाइड।

ये तुलनात्मक रूप से छोटे आकार के कारण और आयन हैं।

उदाहरण के लिए, Xn− और Mn+ आयनों द्वारा गठित जालक पर विचार कर सकते है। मान लीजिए कि एम आयन एम सबलेटिस को छोड़ देता है और एक्स सबलेटिस को अपरिवर्तित छोड़ देता है। तब बनने वाले इंटरस्टिशियल्स की संख्या बनने वाली रिक्तियों की संख्या के समान्तर होती है।

एमजीओ में फ्रेंकेल दोष प्रतिक्रिया का रूप ऑक्साइड आयनों के साथ जाली छोड़कर क्रोगर-विंक नोटेशन में लिखे अंतरालीय साइट में जा रहा है।

Mg×
Mg + O×
O → O
i + v••
O + Mg×
Mg

इसे सोडियम क्लोराइड क्रिस्टल संरचना के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। नीचे दिए गए आरेख योजनाबद्ध द्वि-आयामी प्रतिनिधित्व हैं।

दोष मुक्त NaCl संरचना
NaCl संरचना के अंदर दो फ्रेंकेल दोष

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Frenkel, Yakov (1926). "Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (About the thermal motion in solids and liquids)". Zeitschrift für Physik. Springer. 35 (8): 652–669. Bibcode:1926ZPhy...35..652F. doi:10.1007/BF0137981.
  2. ↑ Ashcroft and Mermin (1976). ठोस अवस्था रसायन. Cengage Learning. pp. 620. ISBN 0030839939.
  3. ↑ Gorai, Prashun; Stevanovic, Vladan. "Comment on "Understanding the Intrinsic P-Type Behavior and Phase Stability of Thermoelectric α-Mg3Sb2"". ACS Applied Energy Materials. doi:10.1021/acsaem.9b01918.
  4. ↑ Anand, Shashwat; Toriyama, Micheal; Wolverton, Chris; Snyder, Jeff. "आवेशित दोषों की अभिसारी समझ". Accounts of Materials Research. doi:10.1021/accountsmr.2c00044.


अग्रिम पठन

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