Studijní text [pdf] - Personalizace výuky prostřednictvím e-learningu

Vnitřní stavba pevných látek
2.5. Difúze v pevných látkách
Čas ke studiu: 2 hodiny
Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět:
• definovat, co znamená pojem difúze v pevných látkách;
• vysvětlit, jaké jsou mechanizmy difúze substitučních a intersticiálních
atomů;
• popsat, jak souvisí difúzní schopnost atomů s typem krystalové mřížky;
• objasnit, jak závisí difúzní schopnost atomů v pevném stavu na teplotě.
Výklad
Úvod – i v pevném stavu se atomy mohou pohybovat
Difúze je přenos – pohyb částic hmoty, nejčastěji atomů, z míst o větší koncentraci do
míst o nižší koncentraci příslušného prvku. Difúze je dobře pochopitelná spíše v plynech
nebo v kapalinách. K difúzi však dochází i v pevném stavu, i když to není tak dobře viditelné.
Difúze je většinou studována ve fyzice a je to kapitola mimořádně zajímavá. V rámci
úvodního předmětu o materiálech se omezíme jen na popis nejdůležitějších mechanizmů
difúze, tzn. ukážeme si, jakým způsobem se mohou pohybovat atomy v krystalech.
Při difúzi v pevných látkách se rozlišuje, zda dochází k pohybu substitučních nebo
intersticiálních atomů. Rozlišují se tedy mechanizmy difúze substitučních atomů a
mechanizmy difúze intersticiálních atomů.
Mechanizmy difúze substitučních atomů
Možné mechanizmy difúze substitučních atomů jsou schématicky znázorněny na obr. 2.38.
Difúze substitučních atomů se uskutečňuje elementárními přeskoky atomů z jedné uzlové
polohy do druhé.
Představme si, že v krystalové mřížce jsou příměsové atomy (na obr. 2.38 je jen jeden z nich a
je vyznačen červeně) a že existuje jistá hybná síla pro jejich pohyb, tj pro difúzi směrem
zprava doleva. Elementární přeskok může proběhnout tzv. přímou výměnou atomů, kdy si
příměsový atom vymění místo se svým sousedem a uskuteční tak elementární přeskok
směrem doleva. Půjde mu to snadno Inu, moc ne. V mřížce není mnoho volného prostoru, a
49