تهی‌جایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
طراحی گرافیکی از یک جای‌خالی در ساختار کریستالی

تُهی‌جایی یا جای‌خالی (به انگلیسی: Vacancy) در بلورشناسی یکی از ساده‌ترین و مهم‌ترین عیوب نقطه‌ای است. تهی‌جایی به عدم وجود اتم یا یون به تعداد متناهی در شبکه بلوری ماده گفته می‌شود. تمامی جامدات بلوری دارای جاهای‌خالی هستند درواقع بسیار مشکل است که ماده ای ساخته شود که دارای این عیب نباشد. چنین عیوبی می‌تواند در مواقع انجماد، تغییر شکل دادن، اشعه دادن با انرژی زیاد یا در درجه حرارت‌های بالا بوجود بیایند. وجود نقص جای‌خالی منجر به نزدیک شدن اتم‌های اطراف جای‌خالی می‌شود و نظم اتمی اندکی به هم می‌ریزد و همچنین باعث افزایش انتروپی (Entropy) بلور می‌گردد.

در یک جسم در حالت تعادل همیشه تعدادی جای‌خالی وجود دارد که تعداد تعادلی جاهای‌خالی برای مقدار معینی از ماده وابسته به دما می‌باشد. در حقیقت در هر دمایی تا دمای ذوب جامد بلوری رابطه ای بین تعداد مکان‌های خالی و مکان‌های دارای اتم برقرار می‌باشد که از رابطه زیر بدست می‌آید:

()

که در آن تعداد تعادلی جاهای‌خالی، تعداد کل مکانهای اتمی، انرژی لازم برای تشکیل جاهای‌خالی، ثابت بولتزمن، دما برحسب کلوین، چگالی، عدد آووگادرو و جرم اتمی می‌باشد. همچنین مشاهده شده است که در دمای ذوب بعضی مواد این نسبت ۱:۱۰۰۰ می‌باشد.

اما در درجه حرارت بالاتر از حدود نقطه ذوب عیوب جای‌خالی از بین خواهند رفت زیرا در حالت مذاب شبکه کریستالی کاملاً بهم خواهد ریخت و همچنین لزوم حضور جاهای‌خالی را نیز با استفاده از اصول ترمودینامیک می‌توان اثبات نمود و تنها این عیوب هستند که در حالت حرارتی به وجود می‌آیند و بقیه عیوب کریستالی از نظر ترمودینامیکی در تعادل نیست و در اثر عوامل خارجی به وجود می‌آیند.

نقص جای‌خالی از عیوبی می‌باشد که پدیده نفوذ را آسانتر می‌نماید و کاربرد های ویژه ای در ساخت مواد و آلیاژ هایی با ویژگی های خاص و قابل کنترل دارد و سبب بروز تغییراتی در رنگ کریستال می‌گردد، استفاده صنعتی ای که از این عیوب می‌گردد در ساخت بلورهای نیمه هادی و نیمه عایق می‌باشد.

منابع[ویرایش]

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «

Vacancy defect

». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی ، بازبینی‌شده در ۸ آگوست ۲۰۱۷.

منابع برای مطالعه بیشتر[ویرایش]

  • Nguyen huu Minh، Vacancies in binary alloys، Czechoslovak Journal of Physics, Volume 25, Number 11 / November, 1975.

جستارهای وابسته[ویرایش]