Mecanismo de difusão

Teoria Completa

E aí, tudo bem?

Vamos ver sobre o mecanismo de difusão? Em uma visão atômica, a difusão nata mais é que a migração dos atomos de um sitio (posição) para outro. Vamos ver mais profundamente a seguir? Partiu!!!

Mecanismo de difusão

A difusão nada mais é que a migração em etapas dos atomos se um sitio para outro de um reticulo cristalino, ou do transporte quando ocorre a agitação térmica do material. Os atomos nos materiais sempre estão em movimento diretooo, sempre mudando de posição . E dai tu te questiona, como ele faz essas mudanças doidas de posição?

Para ele mudar de sitio, deve ter um outro sitio vazio, certo? Porque dois corpos não ocupam o mesmo espaço, ditado antigoo. Outra parada que deve rolar, é que o átomo tem que ter aquela eneria, para quebrar suas ligações que os une com seus atomos vizinhos, para que ocorra uma distorção na rede durante o deslocamento. E essa energia? É de origem vibracional, a uma determinada temperatura um certo número de atomos pode realizar movimento por difusão devido as suas energias vibracionais.

Mecanismo de difusão substitucional ou por lacunas

Os átomos podem se mover livremente no interior de um sólido, se a energia for suficiente e se tiver lacunas ou defeitos nas estruturas , e isso ocorre da energia vinda da vibração térmica dos atomos. Os vazios presente nos metais provem de defeitos de equilíbrio, e assim permitem o movimento atômico pelo mecanismo substitucional.

Com o aumento da temperatura dos materiais metálicos , mais vazios podem surgir e mais energia estará disponível. Com isso a taxa de difusçao aumenta com a temperatura. E o que pode afetar essa difusão? Tamanho do átomo e energia de ligação.

Notem na tabela a baixo a energia de de ativação para a autodifusão de alguns metais puros. observem, que à medida que a temperatura de fusão acresce, a energia de ativação também aumenta. Existe esta relação porque os metais com temperaturas de fusão altas têm tendência a ter maiores energias de ligação entre os átomo.

Mecanismo intersticional

Este tipo de difusão envolve átomos que migram de uma posição para uma outra vizinha que esteja vazia. Esse mecanismo é encontrado para a interdifusão de impurezas tais como hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio, que possuem átomos pequenos o suficiente para se encaixarem no interior das posições intersticiais.

Os átomos hospedeiros e os átomos de impurezas substitucionais raramente formam intersticios e normalmente não se difundem através deste mecanismo. Esse fenômeno é chamado apropriadamente de difusão intersticial.

Esta difusão é beeeem rápida, mais rápida que a difusão por lacunas, uma vez que os átomos intersticiais são menores, e dessa forma são mais móveis. Alem disso, existem mais posições intersticiais vazias do que lacunas; portanto, a probabilidade de um movimento atômico intersticial é maior do que para a difusão por lacunas.

Porém os átomos que se difundem precisam ser pequenos, quando comparados com os átomos da matriz exemplo: hidrogênio, o oxigênio, o nitrogênio e o carbono, podem difundir-se intersticialmente nas redes cristalinas de alguns metais.

Por exemplo, o carbono pode difundir-se intersticialmente no ferro-α CCC e no Ferro-γ CFC. Na difusão intersticial do carbono no ferro, os átomos de Carbono, ao entrarem ou saírem dos interstícios, têm de "abrir caminho" entre os átomos de Ferro da matriz.

Expandir

Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

Sobre a difusão dos átomos determine a opção certas:

  1. A difusão atômica não ocorre o transporte da matéria através da matéria
  2. A difusão atômica pode ser definida como um mecanismo pelo qual a matéria é transportada através da matéria
  3. A difusão é possível apenas para materiais sólidos
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Passo 1

A difusão atômica pode ser definida como um mecanismo pelo qual a matéria é transportada através da matéria

Passo 2

Os átomos em gases, líquidos e sólidos estão em constante movimento

Resposta

Alternativa 2

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Sobre a difusão dos átomos:

  1. No caso dos sólidos, o movimento atômico é bastante restrito
  2. Vibrações atômicas de origem térmica existentes em sólidos permitem movimentos atômicos.
  3. A difusão atômica em metais e ligas é importante

Selecione a alternativa correta:

  1. I e II
  2. I, II, III
  3. I e III
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Passo 1

No caso dos sólidos, o movimento atômico é bastante restrito, em função das elevadas forças de ligação atômica e da existência de posições de equilíbrio bem definidas nesse estado.

Passo 2

Vibrações atômicas de origem térmica existentes em sólidos permitem movimentos atômicos limitados.

Passo 3

A difusão atômica em metais e ligas é particularmente importante, pois a maioria das reações no estado sólido, que são fundamentais em metalurgia, envolve movimentos atômicos.

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Em um cristal, os átomos somente ficam estáticos no zero absoluto (-273ºC). Determine o que ocorre com os átomos acima desta temperatura:

  1. Acima de -273ºC os átomos começam a vibrar.
  2. As vibrações térmicas tornam-se menos intensas
  3. Os átomos se dispersam ao acaso em torno da posição de maior energia.
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Passo 1

Em um cristal, os átomos somente ficam estáticos no zero absoluto (-273ºC). Nestas condições, os átomos permanecem na posição correspondente ao mínimo de energia

Passo 2

As vibrações térmicas tornam-se mais intensas

Passo 3

Os átomos se dispersem ao acaso em torno da posição de menor energia.

Resposta

Alternativa A

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Sobre o deslocamento atômico identifique a alternativa certa:

  1. Ocorre sob ação de campos elétricos ou magnéticos, se as cargas dos átomos interagirem
  2. Movimentos atômicos para novas posições ocorrem se a temperatura não for suficiente para fornecer a energia aos átomos.
  3. Existem apenas um mecanismos básicos de difusão de átomos em um sólido cristalino, e envolve defeitos pontuais.
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Passo 1

Em um cristal, os átomos somente ficam estáticos no zero absoluto (-273ºC). Nestas condições, os átomos permanecem na posição correspondente ao mínimo de energia

Passo 2

Movimentos atômicos para novas posições serão observados se a temperatura ou campo aplicado for suficiente para fornecer a energia necessária à retirada do átomo

Passo 3

Existem dois mecanismos básicos de difusão de átomos em um sólido cristalino, e ambos envolvem defeitos pontuais

Resposta

Alternativa A

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

Na figura abaixo é apresentado o mecanismo substitucional, para este tipo de mecanismo determine a opção correta:

  1. Os átomos podem mover-se no interior do cristal, de uma posição atômica para outra, se apresentarem energia de vibração suficiente e não pode apresentar defeitos cristalinos na estrutura atômica.
  2. A energia de vibração é resultante da energia térmica dos átomos
  3. Os vazios em metais e ligas são defeitos de equilíbrio, mas nem sempre estão presentes para ocorrer o movimento atômico.
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Passo 1

Os átomos podem mover-se no interior do cristal, de uma posição atômica para outra, se apresentarem energia de vibração suficiente e se existirem posições atômicas vazias.

Passo 2

A energia de vibração é resultante da energia térmica dos átomos.

Passo 3

Os vazios ou vacâncias em metais e ligas são defeitos de equilíbrio e, assim, estão sempre presentes para permitir o movimento atômico pelo mecanismo substitucional.

Resposta

Alternativa B

Exercício Resolvido #6

Elaboração própria

Na figura abaixo é apresentado o mecanismo intersticial, para este tipo de mecanismo determine a opção correta:

  1. Ocorre quando um átomo se move de uma posição intersticial para outra posição intersticial vizinha, quando existe deslocamento de átomos da matriz cristalina.
  2. O tamanho do átomo em difusão deve ser grande comparativamente aos átomos da matriz
  3. Pequenos átomos podem apresentar difusão intersticial em alguns sólidos cristalinos
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Passo 1

Ocorre quando um átomo se move de uma posição intersticial para outra posição intersticial vizinha, sem que exista deslocamento de átomos da matriz cristalina,

Passo 2

O tamanho do átomo em difusão deve ser pequeno comparativamente aos átomos da matriz

Passo 3

Pequenos átomos como o hidrogênio, o carbono, o nitrogênio e o oxigênio podem apresentar difusão intersticial em alguns sólidos cristalinos

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #7

Elaboração própria

Das características abaixo determine qual (is) são esperadas para os átomos para que exibam características substitucional:

  1. Boa solubilidade sólida no meio.
  2. Caráter fortemente eletronegativo
  3. Raio atômico menor que do meio

Determine:

  1. Apenas A
  2. A, B
  3. A, B, C
  4. Nenhuma das alternativas
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Passo 1

Boa solubilidade sólida no meio.

Passo 2

Caráter eletropositiva

Passo 3

Raio atômico similar ou maior que do meio

Resposta

Alternativa I

Exercício Resolvido #8

Elaboração própria

Das características abaixo determine qual (is) são esperadas para os átomos para que exibam características intersticiais:

  1. Matriz deve apresentar estrutura fechada
  2. Soluto deve apresentar um raio pequeno
  3. Soluto eletronegativo quando comparada a matriz

Determine:

  1. Apenas A
  2. A, B
  3. B, C
  4. Nenhuma das alternativas
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Passo 1

Matriz deve apresentar estrutura aberta

Passo 2

Soluto deve apresentar um raio pequeno

Passo 3

Soluto eletronegativo quando comparada a matriz

Resposta

Alternativa III

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