Difusión Flashcards
(14 cards)
Definir difusión.
La difusión es el movimiento neto de átomos, iones o moléculas desde una región de mayor concentración hacia una de menor concentración, impulsado por la energía térmica. Su objetivo es homogenizar la distribución de especies en un medio, y es un proceso fundamental en sólidos, líquidos y gases.. Interdifusión o difusión de impurezas -> proceso en el que lo átomos de un metal difunden en el otro
¿Que aplicaciones tiene la difusión?
Metalurgia: Endurecimiento superficial (ej.: cementación del acero).
Semiconductores: Dopaje de silicio para dispositivos electrónicos.
Biología: Intercambio de oxígeno y CO₂ en los pulmones.
Farmacéutica: Liberación controlada de fármacos.
Sinterizado: Unión de partículas en cerámicos o metales pulverizados.
Explicar que sucede respecto al movimiento de átomos en un material al incrementar o disminuir la
temperatura del mismo.
Al aumentar la temperatura, los átomos ganan energía térmica, vibran más y superan más fácilmente las barreras energéticas, acelerando la difusión. Al enfriar, el movimiento se reduce, disminuyendo la difusión.
Explicar los distintos mecanismos de difusión. ¿Cuál necesita menos energía para suceder?
Difusión por vacantes: Átomos saltan a posiciones vacantes en la red cristalina.
Difusión intersticial: Átomos pequeños (como C en hierro) se mueven entre intersticios de la red.
Menor energía: La difusión intersticial requiere menos energía, ya que no depende de la formación de vacantes.
¿Cómo se puede describir matemáticamente el flujo de difusión instantáneo? Dar una interpretación intuitiva y nombrar ejemplos de donde se aplica.
Descrito por la primera ley de Fick. Interpretación: El flujo es proporcional al gradiente de concentración y ocurre en dirección opuesta a este.
Ejemplos: Difusión de gases en membranas, liberación de nutrientes en el suelo.
¿Que es un gradiente de concentración?
Es la variación espacial de la concentración de una especie en un medio (dC/dx). Actúa como fuerza motriz para la difusión, dirigiendo el movimiento de las partículas hacia regiones menos concentradas.
¿Que factores afectan la difusión?
-Sustancias que difunden y los materiales a través de los cuáles ocurre la difusión influyen en los coeficientes de difusión.
-Temperatura: Influencia en los coeficientes y velocidad de difusión.
¿Como sucede la difusión en materiales iónicos?
Requiere conservar la neutralidad eléctrica. Por ejemplo, cationes y aniones pueden difundir simultáneamente mediante mecanismos acoplados, como vacantes de Schottky (pares de vacantes catiónicas y aniónicas).
¿Que tipos de difusión hay según el lugar donde sucede?
Difusión volumétrica: Ocurre en el interior del material (mayor energía requerida).
Difusión en bordes de grano: Más rápida por la estructura desordenada de los límites.
Difusión superficial: Átomos se mueven sobre la superficie del material.
¿Como pueden reducirse los tiempos en los tratamientos térmicos?¿Que riesgo se corre?
Aumentar la temperatura acelera la difusión, reduciendo tiempos. Riesgos: Deformación, crecimiento excesivo de grano, o formación de fases no deseadas.
¿Cual es la correlación entre la difusión y el punto de fusión?
Materiales con alto punto de fusión tienen enlaces atómicos más fuertes, lo que eleva la energía de activación (Q) y reduce el coeficiente de difusión (D). Así, baja difusión se correlaciona con alto punto de fusión.
Explicar brevemente la segunda ley de Fick, comparándola con la primera.
La primera ley de Fick describe el flujo en estado estacionario. La segunda ley de Fick modela cómo la concentración cambia con el tiempo en régimen no estacionario.
¿Como se relaciona el crecimiento de grano con la difusión?
El crecimiento de grano ocurre por migración de bordes de grano, donde átomos difunden desde granos pequeños (alta energía superficial) hacia grandes, reduciendo la energía total del sistema.
Explicar la soldadura por difusión.
Proceso donde dos superficies se unen bajo presión y temperatura elevada, permitiendo que átomos difundan a través de la interfaz. No hay fusión, lo que evita defectos de solidificación. Usado en aleaciones de alta resistencia.
