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diffusióne (chimica)

fenomeno (detto anche diffusione molecolare) per cui gli atomi o le molecole degli elementi o dei composti chimici passano da una zona nella quale sono più concentrati a un'altra nella quale presentano una concentrazione più bassa. Ai fenomeni di diffusione possono prender parte sostanze gassose, liquide o solide; è, per esempio, un fenomeno di diffusione quello che si osserva quando a una soluzione acquosa concentrata si sovrappone cautamente, in modo da non mescolare i due liquidi, uno strato di acqua pura: si nota così che la sostanza disciolta nella soluzione diffonde nell'acqua pura fino a raggiungervi, in un tempo più o meno lungo, una concentrazione uguale a quella residua nella soluzione di partenza, rendendo così omogenei i due strati liquidi. Un fenomeno di diffusione è anche quello per cui due gas diversi, separati da un setto poroso, si propagano in direzioni opposte attraverso il setto in modo da formare da ambedue i lati di questo una miscela omogenea. Importanti sono inoltre i fenomeni di diffusione allo stato solido, come per esempio quelli utilizzati nella cementazione degli acciai. Nei sistemi cosiddetti ideali, nei quali non interviene cioè la formazione di legami chimici, per esempio tra una sostanza gassosa e il materiale di una lamina o di un setto poroso attraverso il quale il gas diffonde, la diffusione è regolata dalla legge di Fick: dn/dt=ADdc/dz secondo la quale il numero di molecole n che nel tempo t diffonde attraverso una superficie A nella direzione z perpendicolare alla superficie A medesima dipende dalle dimensioni della superficie A, dal gradiente della concentrazione c e da una grandezza specifica del sistema considerato e della temperatura, ossia dal cosiddetto coefficiente di diffusione D. Nella diffusione di un gas ideale attraverso un foro sottile vale inoltre la legge di Graham, secondo la quale la velocità di diffusione è inversamente proporzionale alla radice quadrata della densità del gas e quindi alla radice quadrata del suo peso molecolare: dalla misura di tale velocità si può, fra l'altro, risalire immediatamente al peso molecolare del gas. Sui fenomeni di diffusione dei cristalloidi, ossia degli ioni e delle molecole di piccole dimensioni, attraverso una membrana cosiddetta semipermeabile che separi una soluzione acquosa da una massa di acqua pura, si basa anche la tecnica della dialisi. § Nella fabbricazione dei componenti a semiconduttore, il processo di diffusione è la fase nella quale si fanno penetrare, ad alta temperatura, gli atomi di drogante entro il semiconduttore, formando selettivamente le regioni di drogaggio in corrispondenza delle finestre precedentemente aperte nell'ossido che ricopre la superficie del semiconduttore. Per controllare agevolmente sia il profilo sia la concentrazione di drogaggio, il processo di diffusione si articola in due stadi: dapprima si satura di drogante un sottile strato superficiale del semiconduttore, ad alta temperatura e in atmosfera ricca di drogante; successivamente si esegue in atmosfera inerte una lenta diffusione del drogante fino a raggiungere la profondità desiderata. Si definisce corrente di diffusione la corrente originata dalle disuniformità di concentrazione dei portatori di carica, per esempio in corrispondenza delle giunzioni dei semiconduttori; è legata al gradiente della concentrazione dei portatori di carica dalla legge di Fick.