نقص فرنکل

نقص فرنکل ( به انگلیسی: Frenkel defect ) نوعی عیب کریستالی نقطه ای یا بدون بعد می باشد که در سرامیک ها اتفاق می افتد و زمانی به وجود می آید که یک یون ( معمولا کاتیون ) از یکی از نقاط شبکه به فضاهای بین اتمی نزدیک ( حفره های ساختاری ) منتقل شود که در نتیجه یک جای خالی در مکان اولیه و یک بین نشینی در مکان ثانویه ایجاد می کند. پس نقص فرنکل از یک تهی جایی و یک بین نشینی یون به وجود می آید. در حقیقت از آنجایی که سرامیک ها از یونهای باردار تشکیل می شوند و باید شرایط خنثی بودن الکتریکی حفظ شود، عیوب در سرامیک ها به تنهایی اتفاق نمی افتد، یکی از انواع این عیوب یک جفت جای خالی و بین نشینی کاتیون است که به آن نقص فرنکل می گویند. این عیب از آنجایی که با جابه جایی اتم یا یون در داخل خود کریستال همراه است، تأثیری بر روی چگالی ماده ندارد همچنین تغییری در بار الکتریکی ایجاد نمی کند بدین معنی که نسبت کاتیون ها و آنیون ها تغییر نخواهد کرد.
تعداد نقص های فرنک از رابطه زیر بدست می اید[ ۱] :
n f ≈ ( N N ∗ ) 1 2 e x p ( − Δ H F 2 k T )
که در آن n f تعداد نقص های فرنکل، N تعداد کل مکان های اتمی، N ∗ تعداد مکان های آزاد برای قرارگیری یون، Δ H F انرژی لازم برای تشکیل یک نقص فرنکل، k ثابت بولتزمن و T دما برحسب کلوین می باشد. از آنجاییکه دو مقدار N و N ∗ معمولاً مشخص نیستند معمولاً نسبت n f / ( N N ∗ ) 1 2 را بدست می آورند.
از مهم ترین فواید نقص فرنکل می توان به وجود این نقص در برومید نقره اشاره کرد. با حرکت یون های مثبت نقره ( A g + ) از مکان اصلی شان به مکان های آزاد میان یون ها ( بین نشینی ) امکان ثبت تصاویر سیاه و سفید و رنگی روی فیلم های عکاسی فراهم می شود. [ ۱]
برای مواد یونی اگر نسبت دقیقی از آنیون ها و کاتیون ها مطابق فرمول شیمیایی برقرار باشد گفته می شود ماده استیکومتری است. مثلاً NaCl زمانی استوکیومتری می باشد که نسبت یون های مثبت Na + و منفی Cl − دقیقا ۱:۱ باشد.