Cacat Frenkel

Cacat Frenkel atau cacat dislokasi adalah jenis cacat titik pada padatan kristal yang dinamai menurut penemunya Yakov Frenkel. Cacat terbentuk ketika atom atau ion yang lebih kecil (biasanya kation) meninggalkan tempatnya di kisi atom, menciptakan kekosongan, dan menjadi interstisi dengan menempati lokasi terdekat. Mekanisme eksitasi utamanya adalah dengan iradiasi partikel, karena konsentrasi kesetimbangannya menurut distribusi Boltzmann jauh lebih kecil daripada atom interstisi murni.

Dalam kristal ionik, cacat titik ini terbentuk ketika ion dipindahkan dari posisi kisi ke situs interstisi, menciptakan kekosongan di situs asli dan cacat interstisi di lokasi baru tanpa perubahan sifat kimia. Cacat ini muncul dalam padatan ionik yang biasanya memiliki bilangan koordinasi rendah atau perbedaan ukuran ion yang cukup besar. Ion yang lebih kecil (biasanya kation) mengalami dislokasi; misalnya dalam ZnS, AgCl, AgBr, dan AgI karena ukuran kecil dari ion seng dengan muatan +2 dan ion perak dengan muatan +1, kation-kation dalam masing-masing kasus mengalami dislokasi.

AgBr menunjukkan cacat Frenkel dan cacat Schottky meskipun berbeda ukuran ion konstituennya.

Efek pada kepadatan 
Cacat Frenkel tidak berdampak pada kepadatan benda padat karena hanya melibatkan migrasi ion dalam kristal, sehingga volume dan massa tetap terjaga.

Contoh 

Cacat Frenkel diperlihatkan dalam padatan ionik dengan perbedaan ukuran yang besar antara anion dan kation (dengan kation biasanya lebih kecil karena peningkatan muatan nuklir efektif)

Beberapa contoh padatan yang menunjukkan cacat Frenkel:

 seng sulfida,
 perak(I) klorida
 perak(I) bromida (juga menunjukkan cacat Schottky),
 perak(I) iodida

Ini karena ukuran ion Zn2+ dan Ag+ yang relatif lebih kecil.

Sebagai contoh, perhatikan kisi yang dibentuk oleh ion Xn− dan Mn+. Misalkan ion M meninggalkan subkisi M, subkisi X yang ditinggalkan tidak berubah. Jumlah interstisi yang terbentuk akan sama dengan jumlah kekosongan yang terbentuk.

Salah satu bentuk reaksi cacat Frenkel dalam MgO dengan anion oksida meninggalkan kisi dan masuk ke situs interstitial yang ditulis dalam notasi Kröger–Vink:

 Mg + O → O + v + Mg

Ini dapat diilustrasikan dengan contoh struktur kristal natrium klorida. Diagram di bawah ini adalah representasi dua dimensi skematisnya.

Lihat juga 

  (DLTS)

Referensi

Daftar pustaka 

 

Cacat kristalografi