Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini 1

Kuliah terbuka kali ini berjudul “Mengenal Sifat Material III” 2

Disajikan oleh Sudaryatno Sudirham melalui 3

Sesi 3 Difusi

Difusi adalah peristiwa di mana terjadi tranfer materi melalui materi lain. Transfer materi ini berlangsung karena atom atau partikel selalu bergerak oleh agitasi thermal. Walaupun sesungguhnya gerak tersebut merupakan gerak acak tanpa arah tertentu, namun secara keseluruhan ada arah neto dimana entropi akan meningkat Proses irreversible 5

Kondisi Mantap D adalah koefisien difusi, dC/dx adalah variasi konsentrasi dalam keadaan mantap di mana C a dan C x bernilai konstan Ini merupakan Hukum Fick Pertama xaxa x CaCa CxCx materi masuk di x a materi keluar di x xx 6 Analisis Matematis

Kondisi Transien Ini merupakan Hukum Fick Ke-dua Jika D tidak tergantung pada konsentrasi maka xaxa x CaCa Cx2Cx2 materi masuk di x a materi keluar di x xx C x0 =0 Cx1Cx1 t2t2 t1t1 t=0 7

Persamaan Arrhenius Persamaan Arrhenius adalah persamaan yang menyangkut laju reaksi Q : energi aktivasi (activation energy), R : gas (1,98 cal/mole K), T : temperatur absolut K, k : konstanta laju reaksi (tidak tergantung temperatur). Dari hasil eksperimen diketahui bahwa koefisien difusi D berbentuk sama seperti persamaan Arrhenius Koefisien Difusi 8

1. Difusi Volume Difusi volume (volume diffusion) adalah transfer materi menembus volume materi lain 2. Difusi Bidang Batas 3. Difusi Permukaan permukaan retakan permukaan bidang batas butiran 9 Macam Difusi

Efek Hartley-Kirkendal menunjukkan bahwa difusi timbal balik dalam alloy biner terdiri dari dua jenis pergerakan materi yaitu A menembus B dan B menembus A. Analisis yang dilakukan oleh Darken menunjukkan bahwa dalam proses yang demikian ini koefisien difusi terdiri dari dua komponen yang dapat dinyatakan dengan X A dan X B adalah fraksi molar dari A dan B, D A adalah koefisien difusi B menembus A, D B adalah koefisien difusi A menembus B 10 Efek Hartley-Kirkendall

Kekosongan posisi pada kristal hadir dalam keseimbangan thermodinamis Padatan menjadi “campuran” antara “kekosongan” dan “isian”. Sebagai gambaran, E v = cal/mole,  pada 1000K ada satu kekosongan dalam 105 posisi atom. energi yang diperlukan untuk membuat satu posisi kosong jumlah posisi kosong total seluruh posisi 11 Difusi dan Ketidaksempurnaan Kristal

Dalam kenyataan padatan mengandung pengotoran yang dapat melipatgandakan jumlah kekosongan,  mempermudah terjadinya difusi Selain migrasi kekosongan, migrasi interstisial dapat terjadi apabila atom materi yang berdifusi berukuran cukup kecil dibandingkan dengan ukuran atom material yang ditembusnya 12

Ketidak-sempurnaan Frenkel dan Schottky tidak mengganggu kenetralan listrik, dan kristal tetap dalam keseimbangan thermodinamis. konsentrasi ketidak-sempurnaan k d = 1 untuk ion interstisial k d > 1 untuk kekosongan Ketidak-sempurnaan mana yang akan terjadi tergantung dari besar energi yang diperlukan untuk membentuk kation interstisial atau kekosongan anion. Pada kristal ionik konduktivitas listrik pada temperatur tinggi terjadi karena difusi ion dan hampir tidak ada kontribusi elektron. Oleh karena itu konduktivitas listrik sebanding dengan koefisien difusi. Frenkel Schottky konduktivitas listrik oleh konduksi ion faktor yang tergantung dari macam ketidak-sempurnaan. muatan ketidak-sempurnaan 13

Difusi Dalam Polimer Dan Silikat Dalam polimer, difusi terjadi dengan melibatkan gerakan molekul panjang. Migrasi atom yang berdifusi mirip seperti yang terjadi pada migrasi interstisial. Namun makin panjang molekul polimer gerakan makin sulit terjadi, dan koefisien difusi makin rendah. 14

15 Pada silikat, ion silikon biasanya berada pada posisi sentral tetrahedron dikelilingi oleh ion oksigen Ion positif alkali dapat menempati posisi antar tetrahedra dengan gaya coulomb yang lemah. Oleh karena itu natrium dan kalium dapat dengan mudah berdifusi menembus silikat Selain itu ruang antara pada jaringan silikat tiga dimensi memberi kemudahan pada atom-atom berukuran kecil seperti hidrogen dan helium untuk berdifusi dengan cepat.

Kuliah Terbuka Mengenal Sifat Material III Sesi-3 Sudaryatno Sudirham 16