Diffusion von Protonen (Tritonen) in Eiskristallen

Zusammenfassung

Die Diffusionskonstante von Tritonen in Eis wurde bei verschiedenen Temperaturen zwischen 0°C und −35°C gemessen. Die angewandte Methode schloß eine Beteiligung von Oberflächendiffusion aus. Der Absolutwert der Diffusionskonstante ergab sich bei −7°C zu 2·10⁻¹¹ cm²/sec (±10%), die Aktivierungsenergie zu 13,5 kcal/mol (±8%). Die Aktivierungsenergie für Protonen-(Tritonen)-Diffusion stimmt somit mit der Aktivierungsenergie überein, die für die dielektrische und mechanische Relaxation von Protonen in Eis gefunden wurde. Die Bedeutung dieser Übereinstimmung für die Frage nach dem Diffusionsmechanismus wird diskutiert.

Résumé

Le coefficient de diffusion des tritons dans la glace a été mesuré à différentes températures entre 0°C et −35°C. La méthode utilisée a permis d'éliminer la diffusion superficielle. On a obtenu une valeur absolue de 2·10⁻¹¹ cm²/sec (±10%) pour le coefficient de diffusion à −7°C et une énergie d'activation de 13,5 kcal/mole (±8%). Cette énergie d'activation est la même que celle des relaxations diélectrique et mécanique des protons dans la glace. On discute la signification de cette équivalence pour le mécanisme de la diffusion.

Abstract

The diffusion coefficient of tritons in ice crystals has been measured at different temperatures between 0°C and −35°C. The applied method excludes any surface diffusion. The absolute value of the diffusion coefficient at −7°C was determined as 2·10⁻¹¹ cm²/sec (±10%) and the activation energy as 13,5 kcal/mole (±8%). The activation energy of proton (triton)-diffusion is therefore consistent with the activation energy found for the dielectric and mechanical relaxation of protons in ice. The importance of this consistency relative to the diffusion mechanism is discussed.