difucion

1.- Concepto de difusión
Al caer una gota de tinta en un vaso de agua, se observa una demostración
simple de la difusión, es decir dos materiales distintos mezclándose a escala molecular.
Sin embargo esto no sólo ocurre entre distintas sustancias, sino que a temperatura
ambiente las moléculas de agua están en movimiento continuo desplazándose de un
lado a otro. Este movimiento es fácilde visualizar en los líquidos y siendo mucho más
complejo visualizarlo en los sólidos. Una de las diferencias entre la difusión en estado
líquido y la difusión en estado sólido estriba en la lentitud con que se produce esta en
estado sólido.
La mayor parte de las reacciones y procesos más importantes del tratamiento de
los materiales se basa en la transferencia de masa, bien dentro de undeterminado sólido
o bien desde un líquido o un gas en otro sólido. Esta transferencia va acompañada por la
difusión que se define como un fenómeno de transporte por movimiento atómico.

El fenómeno de la difusión se puede demostrar tomando un par difusor formado
por dos metales puestos en contacto a través de sus caras (en este caso tomaremos el
cobre y el níquel). Al elevar latemperatura por debajo de su punto de fusión, durante un
largo periodo de tiempo, se puede comprobar por análisis químico posterior, que la
composición de los metales a cambiado. El extremo del metal níquel, éste sigue siendo
puro, pero a medida que nos alejamos de su superficie aumenta la cantidad de cobre y
disminuye la de níquel, hasta que tenemos finalmente cobre puro. Esto nos hace verque
los átomos de níquel han difundido hacia el cobre y viceversa (esto puede observarse en
la figura 1 del anexo). Este proceso en que los átomos de un metal difunden en el otro,
se denomina “interdifusión o difusión de impurezas”.

Desde el punto de vista macroscópico, la interdifusión se interpreta como los
cambios de concentración que ocurren con el tiempo, es decir, existe un clarotransporte
de átomos desde las regiones de alta concentración a las de baja concentración. También
ocurre difusión en los metales puros, donde los átomos del mismo tipo intercambian
posiciones, a esto es lo que se le denomina interdifusión.

Para que sea posible la difusión es necesario la existencia de las imperfecciones
en los sólidos cristalinos ya que si no seria imposible que enestructuras tan compactas Difusión en estado sólido pudiera darse el movimiento de átomos de un lugar a otro, que implican en muchos
casos la rotura de enlaces.


2.- Mecanismos de difusión
Como ya sabemos a difusión consiste en la migración de los átomos de un sitio a
otro de la red cristalina. Para que en los materiales sólidos pueda darse esta migración es
necesario que se den doscondiciones; la primera es que exista un lugar vecino vacío y
la segunda es que el átomo debe tener la energía suficiente como para romper los
enlaces con los átomos vecinos y desplazarse a la nueva posición distorsionando la red.
La energía en éste caso es de tipo vibracional (cada átomo vibra rápidamente alrededor
de su posición reticular, no vibrando todos con la misma frecuencia ni conla misma
energía). En éste caso a una temperatura determinada un pequeño números de átomos
tienen la energía suficiente para difundir, aumentando con la temperatura.

En la figura 2 se ha esquematizado un mecanismo de difusión que implica el
cambio de un átomo desde una posición reticular normal a una vacante o sitio reticular
vacío. Este mecanismo recibe el nombre de difusión porvacantes. En este caso la
posibilidad de la difusión por vacantes dependerá del número de defectos que existan, y
como éstos aumentan con la temperatura, a mayor temperatura más rápida será este
mecanismo de difusión. La autodifusión y la interdifusión ocurren por éste mecanismo;
en la interdifusión los átomos de soluto sustituyen a los de disolvente.

El segundo tipo de difusión implica...