E5 Difusão e Mobilidade Iônica (Efeito Alcalino Misto)

Tópico

O transporte iônico neste vidro segue, em sua forma matemática, a mesma estrutura já empregada, para o mesmo propósito, por outro modelo deste conjunto, o que descreve o transporte iônico de uma cerâmica: a relação de Nernst-Einstein, que relaciona o coeficiente de difusão de cada íon móvel à condutividade iônica que o mesmo íon produz, e a dependência de Arrhenius, que descreve como essa condutividade iônica aumenta com a temperatura. O fato de este vidro compartilhar a mesma forma matemática com aquela cerâmica significa que, em ambos os casos, um aumento na temperatura produz, de acordo com essa mesma dependência de Arrhenius, um aumento comparável na condutividade iônica.

Quando este vidro contém um único óxido alcalino como portador da carga iônica móvel, sua condutividade iônica é determinada unicamente pela concentração e mobilidade desse íon alcalino dentro da rede cristalina, e essa condutividade iônica pura serve como referência para comparação com qualquer outra composição deste mesmo vidro. O fato de este vidro conter apenas um tipo de íon alcalino, em vez de uma mistura de vários, significa que sua condutividade iônica permanece próxima à dos íons alcalinos puros, sem quaisquer anomalias adicionais.

No entanto, o fato de este vidro conter uma mistura de dois óxidos alcalinos diferentes, em vez de apenas um, significa que sua condutividade iônica não se encontra mais na interpolação linear esperada entre as condutividades iônicas puras de cada óxido alcalino separadamente, mas fica bem abaixo dela: essa redução anômala e marcadamente não linear na condutividade iônica é precisamente o efeito da mistura de óxidos alcalinos. O fato de a proporção entre os dois óxidos alcalinos ser mais próxima de uma mistura equitativa, em vez de ser dominada por apenas um deles, tipicamente torna esse efeito da mistura de óxidos alcalinos mais pronunciado e faz com que a condutividade iônica fique ainda mais abaixo da interpolação linear esperada.

Portanto, este modelo, com o transporte iônico e o efeito de álcali misto com os quais foi aberto, aponta para uma anomalia que é característica e distintiva deste vidro em comparação com uma cerâmica cristalina: o fato de este vidro não possuir a periodicidade estrutural que esta cerâmica apresenta significa que a mistura de dois óxidos alcalinos diferentes, movendo-se dentro da mesma rede desordenada, interfere entre si de uma forma que a mistura equivalente dentro de uma rede cristalina periódica não reproduz, e que essa interferência é, em última análise, o que produz esse mesmo efeito de álcali misto, sem uma contraparte naquela cerâmica cristalina.

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