1 

 

AGH, Wydział Energetyki i Paliw, kierunek Energetyka 
Rok 2014/2015 
Inżynieria Materiałowa w Energetyce – ćwiczenia 
Zajęcia 10 – zadania 
 

Defekty w związkach niestechiometrycznych 

Literatura: 

1.  Solid State Chemistry. An introduction. L.E. Smart, E.A. Moore, CRC Press, 2005. 

Rozdz. 5.7. Nonstoichiometric compounds 

2.  Teoria Dyfuzji w Stanie Stałym, S. Mrowec, PWN 1989. 

Rozdz. 1.3.6. Równowagi defektowe w związkach o składzie niestechiometrycznym 

 

Tabela 1. Przykłady związków niestechiometrycznych. 

Związek 

Rzeczywisty wzór 

Skład (x) 

TiO

2

 

TiO

x

 

1,99 ≤ x ≤ 2,000 

MnO 

Mn

x

O 

0,848 ≤ x ≤ 1,000 

FeO 

Fe

x

O 

0,833 ≤ x ≤ 0,957 

CoO 

Co

x

O 

0,988 ≤ x ≤ 1,000 

NiO 

Ni

x

O 

0,999 ≤ x ≤ 1,000 

Ce

2

O

3

 

CeO

x

 

1,5 ≤ x ≤ 1,52 

ZrO

2

 

ZrO

x

 

1,700 ≤ x ≤ 2,004 

UO

2

 

UO

x

 

1,65 ≤ x ≤ 2,25 

 

 

Tabela 2. Rodzaje zdefektowania w niestechiometrycznych tlenkach binarnych. 

M

1+x

O 

MO

1-x

 

M

1-x

O 

MO

1+x

 

Nadmiar metalu 

Niedomiar metalu 

Międzywęzłowe 

kationy 

Wakancje 
anionowe 

Wakancje 

kationowe 

Międzywęzłowe 

aniony 

CdO, ZnO 

TiO, VO, Nb

2

O

5

, ZrO

2

 

TiO, VO, MnO, FeO,  

CoO, NiO 

UO

2

, ZrO

2

 

Redukcja metalu 

Utlenianie metalu 

 

2 

 

Zadania: 

1.  Zapisz  reakcje  tworzenia  zdefektowania  w  tlenkach:  Cd

1+x

O,  Nb

2

O

5-x

,  Co

1-x

O,  UO

2-x

.  Podaj 

wyrażenia na stałe równowagi i warunki elektroobojętności. 

2.  Jaki rodzaj nośników ładunku elektrycznego jest spodziewany w tlenku niklu(II)? Jak wpłynie 

wzrost (spadek) ciśnienia parcjalnego tlenu na stężenie tych nośników? 

3.  Jaki rodzaj nośników ładunku elektrycznego jest spodziewany w tlenku cynku(II)? Jak wpłynie 

wzrost (spadek) ciśnienia parcjalnego tlenu na stężenie tych nośników? 

4.  Wykonując analizę chemiczną próbki FeO stwierdzono, że stosunek molowy żelaza do tlenu 

(Fe:O) wynosi 0,910. W celu określenia rodzaju defektów punktowych występujących w tym 
tlenku  wykonano  pomiar  gęstości  i  uzyskano  wynik  5,61  g/cm

3

.  Znając  typ  struktury 

krystalicznej (rys.) oblicz gęstość teoretyczną i porównaj z gęstością rzeczywistą. Jakie defekty 
punktowe występują w tej próbce FeO? 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.  ZrO

2-x

 jest tlenkiem, w którym występuje zdefektowanie typu 

𝑂

𝑂

𝑥

↔ 𝑉

𝑂

••

+

1
2

𝑂

2

+ 2𝑒

−

 

 

 

 

(1)

 

Jakie  są  równowagowe  stężenia  wakancji  tlenowych  i  swobodnych  elektronów  w 
temperaturze  1300  K,  przy  ciśnieniu  parcjalnym  tlenu  1  atm  i  1·10

-20

  atm?  

 
Stała równowagi reakcji (1) w temperaturze 1300 K wynosi 1,27·10

-17

 dla stężeń wyrażonych w formie 

ułamka obsadzenia pozycji sieciowych.

 

  

Komórka elementarna FeO.  
Układ krystalograficzny: regularny.  
Długość boku komórki elementarnej: 428,2 pm