Rekombináció (kémia)

A rekombináció egy olyan folyamat, amely az ionizáció fordítottja . Ez egy szabad elektron ion általi befogásából áll . A rekombináció az ion töltésének csökkenéséhez vagy az ion semleges atommá vagy molekulává történő átalakulásához vezet. Lehetséges az elektron és a semleges atom (molekula) rekombinációja is, ami negatív ion képződéséhez vezet, ritkábban pedig egy negatív ion rekombinációja kétszeres vagy háromszoros töltésű negatív képződésével. ion. Egyes esetekben elektron helyett más elemi részecskék, például mezonok is működhetnek , mezoatomokat vagy mezomolekulákat hozva létre. A világegyetem fejlődésének korai szakaszában hidrogén-rekombinációs reakció ment végbe - az ún.az elsődleges rekombináció korszaka .

Ezenkívül a rekombináció egy olyan folyamat, amely a kémiai kötés homolitikus felszakadásának a fordítottja . A rekombináció egy közönséges kovalens kötés kialakulásával jár a különböző részecskékhez ( atomokhoz , szabad gyökökhöz ) tartozó párosítatlan elektronok szocializációja következtében.

Rekombinációs példák:

{\mathsf {2H\cdot \rightarrow H_{2}+Q))

{\mathsf {H\cdot +Cl\cdot \rightarrow HCl+Q))

{\mathsf {CH_{3}\cdot +CH_{3}CH_{2}\cdot \rightarrow CH_{3}CH_{2}CH_{3}+Q))

A rekombinációs reakció erősen exoterm , nagyon kicsi vagy nulla aktiválási energiával jellemezhető . Ezért az ilyen reakciók egy harmadik semleges részecske részvételével mennek végbe, amely elviszi a reakció energiáját:

{\displaystyle {\mathsf {H\cdot +Cl\cdot +M\rightarrow HCl+M^{*))))

Matematikai leírás

A heteropoláris ionokat tartalmazó közegben történő rekombinációt a következő képlet írja le:

{\frac {dn}{dt}}=-\alpha n_{+}n_{-}

itt a pozitív ionok koncentrációja, a negatív ionok koncentrációja és a rekombinációs együttható. A rekombinációs együtthatót Langevin-együtthatónak is nevezik, Paul Langevin francia fizikus után . ${\displaystyle n_{+))$ ${\megjelenítési stílus n_{-))$ $\alpha$ $\alpha$

A rekombinációs együttható származtatása Langevin szerint

Tekintsük két ion rekombinációjának folyamatát. Ahhoz, hogy a rekombináció megtörténjen, az ionoknak a Debye -sugárnál kisebb távolságra kell megközelíteniük egymást . Miután egy ion ilyen távolságra közelít egy másikhoz, a termikus kölcsönhatás energiája nem lesz elegendő az ionok között fellépő elektromos erő leküzdésére.

Tekintsünk egy Debye sugarú gömböt, amelynek középpontjában egy pozitív ion található. Ekkor az ebbe a gömbbe belépő negatív ionok száma egységnyi idő alatt a következő képlettel meghatározható:

\Delta n_{-}=\int \limits _{\delta S}n_{-}v_{n}\Delta tdS=n_{-}v_{n}4\pi R_{D}^{2 }\Delta t=n_{-}{\frac {\mu e}{\epsilon \epsilon _{0))}\Delta t

A rekombinált ionok számát úgy kaphatjuk meg, ha figyelembe vesszük, hogy a gömbbe belépő összes ion pozitív ionokkal rekombinálódik, akkor ezt a következő képlettel írjuk le:

\Delta n=n_{+}\Delta n_{-}=-n_{+}n_{-}{\frac {\mu e}{\epsilon \epsilon _{0))}\Delta t

Ha ezt a kifejezést összehasonlítjuk a rekombináció törvényével, megkapjuk a Langevin-együttható értékét:

{\displaystyle \alpha ={\frac {\mu e}{\epsilon \epsilon _{0))))

hol van a mobilitás. $\mu$

Irodalom

Kémiai enciklopédikus szótár. Ch. szerkesztő I. L. Knunyants, M., Soviet Encyclopedia. 1983, 504. o

Rekombináció (kémia)

Matematikai leírás

A rekombinációs együttható származtatása Langevin szerint

Irodalom

Lásd még

Jegyzetek