Диффузия вокруг нас

Уже в глубокой древности, за 2500 тыс. лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. о лишь за после 150 лет развилось и было экспериментально обоснованно учение о молекулах и атомах – молекулярная теория. И основателей молекулярной теории был Демокрит. Суть учения Демокрита сводилась к следующему: не существует ничего, кроме атомов; атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме; различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия между атомами нет. У Демокрита существует давно, однако и ныне учение основано на предположениях того времени.

В основе современного положения молекулярно –кинетической лежат три утверждения, каждое из которых в настоящее время строго доказано экспериментально: вещество состоит из ; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом.

Учения Демокрита следует, что все тела состоят из атомов, однако атомы могут образовать молекулы. Молекулами называют мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества ( и которые обладают свойствами этого вещества). В частицы находятся в непрерывном движении. Одним из проявления теплового движения является процесс. Диффузия – это явление молекул одного в промежутке между молекулами другого вещества.

Диффузия - это самопроизвольное выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул разного сорта. Если воду и чернила осторожно налить в тонкую – во избежание конвенции- пробирку, то четкая в начале граница раздела двух жидкостей расплывается, и в конце концов жидкости перемешиваются. Перемешиваются и атомы твердых тел, если тела растворяются друг в друге.

Более подробно рассмотрим процесс диффузии в металлах.

Английский металлург Вильям Роберт-Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной 1 дюйм (2,54 см).

Поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 2000С, и держал его в печи 10 дней. Потом он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое продиффундировало в каждый срез свинца.

Оказалось, что к «чистому» концу через весь цилиндр прошла вполне измеримая масса золота; в противоположном направлении в глубь золотого диска продиффундировал свинец. Роберт-Аустин обнаружил, что нагретый диффундирует в другой, когда они тесно прижаты друг к другу. С точки зрения атомного строения вещества проницаемость твердых тел вполне объяснима. В настоящее время мы хорошо представляем себе, что даже наиболее твердое тело – всего лишь довольно слабо связанный набор атомов. В кристаллах, образующих металл, атомы (ионы, молекулы) располагаются в строго определенном порядке. Такое расположение атомов в кристаллах образует кристаллическую решетку. Однако идеальных и полностью застроенных решеток не существует. В них всегда имеются пустые места, которые носят название вакансий или дырок, в которые могут переходить диффундирующие атомы. З вакансию, атом оставляет после себя новую вакансию. В нее может перейти соседний атом; итак, путем непрерывных перемещений атом может пройти через кристалл.

Рисунок 2 иллюстрирует, каким образом золото (черный кружок) может диффундировать в кристалле свинца.

Переход атома золота из положения 1 в положении 4 возможен при всего лишь одной вакансии в свинца. М может диффундировать в другой металл лишь при наличии вакансий в кристаллических решетках, поскольку атомы двух разных металлов имеют размеры примерно одного и того же порядка.

И еще один интересный факт.

Диффузия обеспечивает безопасность.

Горючий природный газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха. Поэтому трудно было бы сразу заметить утечку газа. А при утечке за счет диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определенном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорвать, например, от зажженной спички. М вызвать и отравление.

Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, на распределительных станциях горючий газ предварительно смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой концентрации. Т акая мера предосторожности позволяет быстро заметить газа в помещении, если образовалась утечка. Явление диффузии удивительно и имеет большое значение.

4. Экспериментальная часть работы.

I эксперимент. Наблюдение проникновения атомов (молекул) одного вещества м/у молекулами другого вещества. ( опыт с перманганатом калия и бумагой смоченной водой).

Заключение

II эксперимент. Наблюдение растворения кусочков гуаши трех цветов в воде, при неизменной температуре ( при t = 220С)

III эксперимент. Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры. (опыт приготовления чая при начальной температуре 190С и при температуре 890 С в двух колбочках).

IV эксперимент. Наблюдение диффузии в газах (опыт с освежителем воздуха)

5. Заключение

Во всех случаях мы наблюдали процесс диффузии. – это временный процесс. Продолжительность диффузии зависит от и то рода вещества: чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия. Д иффузия протекает во всех трех агрегатных состояниях вещества. В газах диффузия протекает быстрее, чем в жидкостях, а в жидкостях быстрее, чем в твердых телах.

Я в своей работе исседовала диффузию в жидкостях и газах. Не рассмотрела лишь дифуззию в твердом теле, т. к. диффузии твердом теле потребуется много времени.

- учеными был поставлен опыт: гладкоотшлифованные пластины свинца и золота положили одну на другую прижали грузом. Через 5 лет золото и свинец проникли друг в друга всего на 1 мм.

Явление диффузии широко применяется на производстве, в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений, в медицине , в полупроводниковом производстве (для создания микросхем).

- именно благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь, из крови в ткани.

- питательные вещества благодаря диффузии из кишечника поступает в кровь.

- вследствие диффузии газов состав воздуха у поверхности Земли однороден.

- диффузия играет существенную роль в питании растений и животных.

-на явлении диффузии основана концентрация продуктов питания.

-явление диффузии используется при извлечении из свеклы на сахарных заводах.

И еще очень многое, что происходит благодаря диффузии.

Вывод: мы пронаблюдали проникновения атомов (молекул) перманганата калия между молекулами воды. А это и есть диффузия.

Вывод: Явление диффузии это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых веществ.

Вывод из этого эксперимента можно сделать следующий, что на скорость прохождения диффузии влияет температура. И чем выше температура воды, чем быстрее протекает диффузия.

Вывод: В газах диффузия протекает значительно быстрее, чем в жидкостях. Это обусловлено тем, что между молекулами газа расстояние значительно больше, чем между молекулами жидкости, а значит и молекулы одного вещества быстрее проникают между молекулами другого вещества. И диффузия происходит быстрее.