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Aula_5__Difusao_Atomica

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Professor: Adelides A. de Oliveira 
Semestre: 02/2012 
 DIFUSÃO E MOVIMENTOS ATÔMICOS: TRANSFERÊNCIA DE 
MASSA 
 
 Objetivos 
◦ descrever os mecanismos de difusão atômica; 
 
◦ discutir a influencia da temperatura e natureza das espécies 
que se difundem na taxa de difusão. 
 Difusão é o transporte de matéria no estado sólido, 
induzido por agitação térmica. 
 
 Outra definição: é o movimento de uma espécie 
química de uma região de alta concentração para 
outra de baixa concentração 
 
 A difusão pode ser definida então, como sendo o 
mecanismo pelo qual a matéria é transportada 
através da matéria. 
 Os átomos, em gases, líquidos e sólidos, estão em 
movimento constante e migram ao longo do tempo. 
 
◦ Nos gases, os movimentos atômicos são relativamente rápidos, 
conforme mostra o movimento rápido dos odores culinários ou do 
fumo. 
 
◦ Nos líquidos, os movimentos atômicos são, em geral, mais lentos 
do que nos gases, como é evidenciado pelo movimento da tinta 
em água líquida. 
 
◦ Nos sólidos, os movimentos atômicos são dificultados devido à 
ligação dos átomos em posições de equilíbrio. 
 Muitas reações e processos industriais importantes 
no tratamento de materiais dependem do 
transporte de massa de uma espécie sólida, liquida 
ou gasosa (a nível microscópico) em outra fase 
sólida. Isso é realizado obrigatoriamente através da 
difusão. 
 
Difusão de átomos na superfície 
na cementação. 
Processamento por metalurgia 
do pó. 
Coalescimento. Efeito da temperatura de recozimento no tamanho 
de grão no latão: (a) 400 ºC, (b) 650 ºC e (c) 800 ºC. 
Solda por difusão 
 Esquema da dopagem de boro (verde) no 
silício (cinza escuro) 
 A galvanização consiste na deposição de Zn 
sobre aço, sendo que parte do Zn difunde para o 
interior do aço, gerando adesão. 
 
 A têmpera que consiste em evitar a difusão do 
carbono para fora da austenita (Fe - FCC) (ao 
invés de gerar ferrita (BCC) e perlita (BCC + 
Fe3C), gera martensita (TCC) todo o C permanece 
intersticial. 
 
 O revenido que consiste em oportunizar saída 
parcial do carbono da martensita temperada, 
visando reduzir tensões internas. 
 No interior dos sólidos, a difusão ocorre por 
movimentação atômica (no caso de metais), 
de cátions e ânions (no caso de cerâmicas) e 
de macromoléculas (no caso de polímeros). 
 
 Daremos aqui atenção especial ao caso da 
difusão em materiais metálicos sólidos e 
reticulados cristalinos cúbicos. 
 A movimentação de cada átomo pode ser 
descrita como sendo um caminho aleatório 
(random-walk) no espaço. Por simplicidade será 
assumido uma movimentação unidimensional. 
 Uma visão idealizada do fenômeno da difusão pode ser obtida com 
o auxílio do PAR DE DIFUSÃO. O par de difusão é formado quando as 
superfícies de duas barras de materiais metálicos distintos são 
colocadas em contato íntimo e aquecidas por um dado tempo. 
 De uma perspectiva atômica, a difusão é a migração 
passo a passo dos átomos de determinadas posições 
do reticulado cristalino para outras. 
 
 Para ocorrer a movimentação de átomos são 
necessárias duas condições: 
 
◦ (1) deve existir um espaço livre adjacente ao átomo; 
 
◦ (2) o átomo deve possuir energia suficiente para quebrar 
as ligações químicas que o une a seus átomos vizinhos; 
causar uma distorção no reticulado cristalino durante seu 
deslocamento para a nova posição e formar ligações 
químicas com os átomos de sua nova vizinhança. 
 Foram propostos vários mecanismos 
diferentes para explicar o movimento atômico 
durante a difusão; deles, dois são dominantes 
para a difusão em metais: 
 
 a DIFUSÃO POR LACUNAS (ou DIFUSÃO 
SUBSTITUCIONAL) 
 
 e a DIFUSÃO INTERSTICIAL.

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