опыты по диффузии

Атомы многих химических элементов существуют в нескольких разновидностях — изотопах. Друг от друга они отличаются только числом нейтронов в ядре. А заряд ядра, число электронов и, следовательно, основные свойства у них одинаковы. Некоторые из изотопов радиоактивны. Их излучение регистрируется детекторами типа фотопластинок или счетчиков Гейгера. Поэтому за положением радиоактивных изотопов — меченых атомов — можно следить. Поставим простой эксперимент: нанесем на поверхность какого-нибудь металла, скажем никеля, слой его радиоактивного изотопа. Со временем сигнал, улавливаемый детектором, станет ослабевать. Это лучше заметно, если никелевый «бутерброд» нагревается.

До детектора доходит лишь часть первоначального сигнала. Такие эксперименты позволяют наблюдать движение атомов в окружении себе подобных, т. е. самодиффузию. Опыты по диффузии и самодиффузии показывают, что атомы перемещаются во всех агрегатных состояниях вещества. Но в газах — быстрее, в жидкостях — медленнее, а в твердых телах — совсем медленно. Кроме того, общей закономерностью является активизация диффузии при повышении температуры. И это естественно: ведь температура неразрывно связана с движением атомов. Движущей силой диффузии, как и других процессов, служит понижение свободной энергии. Это особенно очевидно в случае газов, которые можно считать идеальными.

Их энергия зависит только от температуры и при изотермическом перемешивании не меняется. А энтропия, как мы знаем, к перемешиванию атомов или молекул разных сортов весьма «неравнодушна», так как при этом возрастает. В твердых металлах перемешивание также приводит к повышению энтропии. Но оно может быть не выгодно энергетически. Такую ситуацию мы уже обсуждали при рассказе о распаде в твердых растворах. В этом случае перемешивание происходит ограниченно и максимально достижимая концентрация одного вещества в другом не превосходит предела растворимости.

Комментарии закрыты.