Serie de Problemas de Química del Estado Sólido. Defectos. Mayo

Serie de Problemas de Química del Estado Sólido. Defectos. Mayo/2014
Los problemas
han sido tomados de Askeland, D. (The science and engineering of
materials, 3rd edition), cap IV. Imperfections in the atomic arrangement.) (No sé si
corresponde exactamente con la versión española) La única nueva ecuación que
parece necesaria para resolver estos problemas es nv = n exp(-Q/RT), donde nv es el
número de vacancias; n es el número de sitios de red; Q es la energía de formación
de la vacancia; R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta.
1. Calcular el número de vacancias por cm3 existentes en cobre a 1085°C (justo por
debajo de su punto de fusión). La
energía de formación de vacancia es de 20,000
cal/mol; considerar que el parámetro de red para el cobre FCC es de 0.36151 nm.
2. La fracción de puntos de malla ocupada por vacancias en aluminio sólido a 660 °C es 1X10-3. ¿Cuánta
energía se requiere para crear vacancias en aluminio? Cuál será esta fracción de defectos a 500°C ¿
3. La densidad de una muestra de paladio FCC es 11.98 g/cm3 y su parámetro de red es 3.8902 Å. Calcular:
a) La fracción de los puntos de malla que 3contienen vacancias y
b) El número total de vacancias en 1 cm de Pd
4. El Li con celda BCC tiene un parámetro de celda de 3.5089x10-8 cm y contiene 1 vacancia por 200 unidades
celda. Calcular:
a) El número de vacancias por centímetro cúbico y
b) La densidad del Li.
5. Una aleación de Nb es producida por introducción de átomos sustitucionales de W en la estructura
BCC; eventualmente el producto de esta aleación tiene un parámetro de celda de 0.32554 nm y una
densidad de 11.95 g/cm3. Calcular la fracción de los átomos en la aleación que son W.
6. Reemplazamos 7.5 por ciento atómico de la celda BCC del Cr por átomos de La. La difracción de Rayos
X muestra que el parámetro de red es de 0.29158 nm.
Calcular la densidad de la aleación.
7. La densidad del hierro BCC es de 7.882 g/cm3 y su parámetro de red es de 0.2866 nm, cuando
átomos de H son introducidos en los huecos intersticiales. Calcular
a) La fracción atómica de átomos de H y
b) El número promedio de celdas unitarias que contienen átomos de H.
8. El ZnS posee la estructura de blenda de zinc. Si su densidad es 3.02 g/cm3 y el parámetro de red de
0.59583 nm, determine el número de defectos de Schottky:
a) por celda unitaria y
b) por centímetro cúbico.
9. Un cristal de rubí tiene una composición (Al0.99Cr0.01)2O3 . Cuantos iones del tipo Cr3+ hay en un centímetro
cúbico de este material?. Las dimensiones de la celda son a=0.4763 nm. c=1.3009 nm. y Z= 6 Al2O3; el volumen
de la celda puede ser tomado como 0.966 a2c.