同じ温度のα鉄の中では、炭素の拡散係数はニッケルの拡散係数より何桁も大きい。その主な理由として正しいものはどれか。

正解：A. 炭素は格子間位置を移動するので、隣に空孔がなくても跳躍できるから

炭素のように小さな原子は鉄原子のすき間(格子間位置)に入り、隣の空いた格子間位置へ次々と跳躍できます。格子間位置はほとんどが空いているので跳躍の機会が多く、活性化エネルギーも小さくなります。ニッケルのような置換型の原子は、隣に空孔が来たときにしか移動できない空孔機構で拡散し、活性化エネルギーに空孔の形成エネルギーも加わるため、拡散がはるかに遅くなります。原子量による振動数の違いも多少はありますが、何桁もの差を説明できるのは拡散機構の違いです。