Jesús es el centro



Movimiento de átomos (difusión)
Estabilidad de los átomos: El movimiento de átomos es necesario para muchos de los tratamientos que se llevan a cabo sobre los materiales. Es necesaria la difusión para el tratamiento térmico de los metales, la manufactura de los cerámicos, la solidificación de los materiales, la fabricación de transistores y celdas solares y a conductividad eléctrica demichos cerámicos. Los átomos y las imperfecciones en una red de cristal no son estables ni están en reposo, en vez de eso los átomos poseen algo de energía térmica y se moverán. Ejemplo: Un átomo puede trasladarse de un punto normal de la red y ocupar una vacancia cercana. La razón d movimiento está relacionada con la temperatura o energía térmica, mediante la ecuación de Arrhenius: Razón demovimiento = c0exp
Mecanismos de difusión: Incluso en los materiales solidos absolutamente puros, los átomos se mueven de una posición en la red a otra. Este proceso se conoce como AUTODIFUSION, puede detectarse utilizando trazadores radioactivos. Aunque la autodifusion ocurre de manera continua en todos los materiales, su efecto en el comportamiento del material no es importante. Ejemplo: Si se sueldauna lámina de níquel a una lámina de cobre, los átomos del níquel gradualmente se difunden en el cobre y los de cobre emigran hacia el níquel. De nuevo, al transcurrir el tiempo los átonos de níquel y de cobre quedaran uniformemente distribuidos. Difusión por vacancia: En la autodifusion y en la difusión de átomos sustitucionales, un átomo abandona su sitio en la red para llenar una vacanciacercana (creando una nueva vacancia en su lugar original en la red). Conforme continúa la difusión, se tiene in flujo de vacancias y átomos en sentidos opuestos conocido como difusión por vacancia. El número de vacancias, que se incrementa al aumentar la temperatura, ayuda a determinar la extensión tanto de la autodifusion como de la difusión de átomos sustitucionales. Difusión intersticial: Cuando enla estructura cristalina está presente un pequeño atoo intersticial, este átomo pasara de un sitio intersticial a otro. Para esto no es necesario que existan vacancias, en parte porque el número de sitios intersticiales es mucho mayor que el de vacancias, por lo tanto, se espera que la difusión intersticial sea rápida.





Energía de activación para la difusión: Un átomo que se difunde debeoprimir a los átomos circundantes para llegar a su nuevo sitio. Para que esto ocurra, deberá proporcionársele la energía a fin de que llegue a su nueva posición. El átomo originalmente está en una ubicación de baja energía y relativamente estable. A fin de pasar a un nuevo sitio, el átomo debe vencer una barrera energética. La barrera energética es la energía de activación. El calor queproporciona al átomo la energía que requiere vencer esta barrera.
Velocidad de difusión (primera ley de Fick): La velocidad a la cual se difunden se puede medir mediante el flujo, que se define como el número de átomos que pasa a través de un plano de superficie unitaria por la unidad de tiempo, esta ley determina el numero neto de átomos J= -D donde J es el flujo (atomos/cm2-s), D es la difusividad ocoeficiente de difusión (cm2/s) y Δc/Δx es el gradiente de concentración (átomos/cm2*cm) Durante la difusión de varios factores afectan el flujo de los tomos. Gradiente de concentración: Este muestra la forma en que la composición del material varía con la distancia Δc es la diferencia en concentración a lo largo de una distancia Δx. Puede crearse al poner en contacto dos materiales de composicióndistinta cuando un gas o un líquido entra en contacto con un material sólido. El coeficiente de difusión y la temperatura: El coeficiente de difusión D está relacionado con la temperatura a través de una ecuación de Arrhenius, D= D0exp donde Q es la energía de activación (cal/mol), R es la constante de los gases (1.987cal/mol*K) y T es la temperatura absoluta (K). D0 es una constante para un...