Difüzyon, tek veya çok bileşenli bir sistemde
moleküller, atomlar veya iyonların rastgele hareketleriyle madde transferi
prosesidir.
Difüzyon dengesiz bir prosestir, ancak sistem
içindeki substans konsantrasyonlarının dengeli dağılımını sağlar. Her tip
difüzyon aynı yasalar tarafından yönetilir. Difüzyon hızı transfer yönüne
dik olan yüzey alanı, konsantrasyonlar farkı, sıcaklıklar, veya yük yoğuluğu
ile orantılıdır. Belirli bir süre boyunca difüzlenen substans
miktarı ve difüzlenen substans tarafından dolaşılan mesafe, zamanın kareköküyle
orantılıdır.
Çoğu uygulamada difüzlenen partiküllerin
akışı, konsantrasyon gradyanı C ile orantılıdır; orantı sabiti difüzyon katsayısı D (cm2.sn-1)
genellikle sıcaklığa bağlıdır. Bir katı malzemede
gözlenen difüzyon türleri, bulk (kütle) ve yüzey difüzyonunun yanı sıra, hız
açısından büyük farklılık gösteren grain (tane) sınırları boyunca olan
difüzyondur (grain sınır difüzyonu).
Kristalde Difüzyon: Kristalde difüzyon (katı hal difüzyonu), rastgele
termal hareketten dolayı kristalin bir katı içinde partikül taşınmasıdır.
Difüzyon, latis atomlarıyla (self-difüzyon veya homodifüzyon), kristal
latiste bulunan diğer kimyasal elementlerin iyonlari veya atomlarıyla
(heterodifüzyon safsızlıklar), veya kristal yapının nokta kusurlarıyla (geçişler ve boşluklar) ilişkili
olabilir.
Katılarda temel difüzyonun mekanizmaları:
· Boşluk mekanizması; bir latis konumundan komşu
boşluğa atom göçüyle ilişkilidir. Boşluklar (kristal latiste boş konumlar)
içeren herhangi bir kristalde komşu atomlardan biri boşluk sitesine atlayabilir
ve bir önceki pozisyonda bir boşluk bırakabilir. Böylece, atomlar ve boşluklar latis içinde hareket eder ve kütle
transferine yol açar, artan boşluk sayısıyla şiddet artar
· Araboşluk (Interstitial-yapılar ve objeler
arasındaki bir boşluktur) mekanizması; substansların araboşluklar vasıtasıyla
transfer edildiği bir mekanizmadır. Bu gibi difüzyon şiddetli olabilir; kristal çeşitli nedenlerle çok sayıda
araboşluk içeridiğinde substans latis boyunca kolayca geçebilir
· Doğrudan
yerdeğiştirme; iki bitişik atom, sadece latis içine yerdeğiştirir
Bir katıdaki
herhangi bir difüzyon prosesi, farklı oranları da olsa, bu mekanizmaların
hepsini içerir. Bir boşluğu veya bir atomu latiste taşımak için gereken
enerjiye, difüzyonun aktivasyon enerjisi denir. Bir kristal büyük kusurlar içeriyorsa
(yer değiştirmeler, yığın hataları, tane sınırları), kusurların bulunduğu
bölgedeki göç oranı, kusursuz bölgedeki göç oranından çok daha yüksek olabilir.
Mor boyanın suda
difüzyonu
