Penyebaran

Klasifikasi penyebaran

Pengkategorian asas adalah berdasarkan keadaan fizikal. Mengikut faktor ini, kami membezakan resapan dalam fasa pepejal, cecair dan gas. Berfikir tentang atom meresap, seseorang boleh membezakan dua kategori. Yang pertama ialah resapan kimia, berlaku apabila atom unsur bergerak relatif kepada atom matriks. Yang kedua ialah penyebaran diri, yang disebabkan oleh pergerakan atom-atom jenis yang sama relatif antara satu sama lain. Resapan fasa pepejal boleh dibahagikan kepada:

• resapan kekisi, berlaku dalam kristal yang tidak mengandungi kecacatan linear dan permukaan,
• resapan volumetrik, apabila kristal mempunyai kehelan,
• sepanjang dislokasi,
• sepanjang sempadan bijian,
• resapan permukaan pada permukaan bebas hablur.

Mekanisme kekosongan dalam penyebaran

Fenomena ini berdasarkan pertukaran atom dengan kekosongan, iaitu kecacatan titik dalam kekisi kristal, yang juga merupakan nod yang tidak diisi dengan mana-mana atom atau ion. Syarat untuk mekanisme itu berlaku ialah kehadiran tapak sedemikian, yang seterusnya memerlukan penyampaian tenaga haba yang mencukupi. Penghalang berpotensi yang mengelilingi atom juga mesti terganggu, yang juga memerlukan sejumlah tenaga. Tenaga yang diperlukan, dipanggil tenaga pengaktifan resapan, disediakan oleh ayunan haba atom. Atas sebab ini, hubungan antara kebarangkalian kekosongan dan pertukarannya dengan atom, dan suhu, adalah besar dan meningkat secara eksponen. Dalam kejadian mekanisme ini, selain aliran terarah atom meresap, aliran kekosongan yang diarahkan ke arah bertentangan juga dicipta.

Mekanisme interstisial dalam resapan

Mekanisme jenis ini menganggap lompatan berturut-turut atom interstisial dengan atom matriks. Atom tersebut adalah yang mempunyai diameter kecil berbanding dengan atom matriks. Lompatan berlaku dari satu kecacatan interatomik kepada yang bersebelahan. Dalam setiap kekisi kristal, walaupun yang paling padat, terdapat dua jenis kecacatan. Octahedral adalah kecacatan yang lebih besar, manakala tetrahedral adalah kecacatan yang lebih kecil. Menggunakan mekanisme ini diffusee.g. atom hidrogen, karbon, nitrogen atau oksigen. Semua kecuali hidrogen mempunyai diameter yang begitu besar berbanding dengan kecacatan yang menyebabkan tekanan mampatan dalam kekisi. Mekanisme ini berlaku lebih cepat daripada mekanisme penyebaran kekosongan, kerana tenaga yang diperlukan untuk pengaktifannya adalah sehingga separuh lebih rendah. Ia tidak bergantung pada kehadiran kekosongan, tetapi pada ketumpatan pengisian kekisi.

Resapan sempadan bijian

Faktor yang mempengaruhi kadar resapan dalam pepejal

1. Suhu secara langsung berkaitan dengan ayunan haba atom. Ini, seterusnya, bertanggungjawab untuk menyampaikan tenaga yang diperlukan untuk lompatan atom dari satu nod ke nod seterusnya. Kadar resapan meningkat dengan peningkatan suhu.
2. Ketumpatan kecacatan adalah faktor yang menentukan kadar resapan. Dalam kes kehelan dan kecacatan titik, semakin tinggi kepekatannya, semakin tinggi kadar resapan. Perkara sebaliknya berlaku dalam kes kompleks kecacatan, yang mengurangkan kadar resapan.
3. Peningkatan dalam jumlah tekanan mengurangkan kadar resapan dalam sistem yang terletak di atmosfera yang tidak bertindak balas dengan bahan. Terutamanya kepentingan faktor diperhatikan pada tekanan tinggi.

Mekanisme resapan dalam pepejal

Atom dalam pepejal, dalam kristal, sentiasa menukar lokasinya. Sebagai penyebaran kita memahami penghijrahan mereka dalam kekisi kristal. Atom boleh melompat hanya jika terdapat ruang kosong di sekelilingnya dan atom itu sendiri mempunyai tenaga pengaktifan yang mencukupi. Apabila mempertimbangkan ayunan atom dalam kekisi kristal, ia harus diambil kira bahawa:

• pada suhu di atas sifar mutlak, setiap atom berayun dengan frekuensi tinggi di sekeliling kedudukannya.
• tidak setiap atom berayun dengan frekuensi dan amplitud yang sama pada masa yang sama,
• atom mempunyai tenaga yang berbeza
• atom yang sama boleh mempunyai tenaga yang berbeza pada masa yang berbeza,
• tenaga atom meningkat bersama-sama dengan suhu.

Resapan dalam larutan

Disebabkan oleh fakta bahawa molekul kedua-dua pelarut dan zat terlarut berada dalam gerakan yang berterusan, penyebarannya membawa kepada pengagihan kepekatan yang sekata di seluruh isipadu. Kecerunan kepekatan ialah faktor yang mengaktifkan resapan dan menyebabkan aliran molekul, menghapuskan perbezaan kepekatan. Halajunya adalah berkadar terus dengan kecerunan kepekatan.

Penyebaran gas

Ia adalah proses terpantas berhubung dengan keadaan fizikal lain. Penyebaran spontan molekul gas disebabkan oleh gerakan kinetik molekul. Halaju disebabkan oleh kehadiran ruang yang besar antara zarah, yang boleh dengan mudah diduduki oleh bahan lain. Peningkatan suhu meningkatkan lagi kadar resapan dengan meningkatkan halaju zarah bebas.

Hukum resapan Fick

Dua undang-undang yang diperkenalkan oleh Fick menerangkan proses resapan, tanpa mengira keadaan fizikal:

1. Hukum pertama Fick menerangkan hubungan antara fluks bahan meresap dan kecerunan kepekatannya. Fluks ialah jumlah bahan yang bergerak dalam satu unit masa melalui unit permukaan yang berserenjang dengan fluks.
2. Hukum kedua Fick menerangkan hubungan antara kadar perubahan setempat dalam kepekatan bahan meresap dan kecerunan kepekatannya.

Bagi setiap sistem, terdapat juga pekali resapan, yang bergantung pada halaju purata molekul, iaitu juga pada suhu, dan pada laluan bebas purata molekul. Contoh penyebaran harian:

1. Laluan cepat bau dalam bilik.
2. Penembusan oksigen ke dalam darah semasa bernafas.
3. Zarah yang diperoleh daripada daun teh merebak di dalam bekas semasa membancuh, sehingga jumlah keseluruhan.
4. Pencelupan gentian – penyebaran dakwat/pigmen.
5. Penyebaran rasa dan aroma semasa perasa.