Rekombinacja (chemia)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Rekombinacja to odwrotny proces jonizacji . Polega na wychwyceniu przez jon wolnego elektronu . Rekombinacja prowadzi do zmniejszenia ładunku jonu lub do przekształcenia jonu w obojętny atom lub cząsteczkę. Możliwa jest również rekombinacja elektronu i neutralnego atomu (cząsteczki), prowadząca do powstania jonu ujemnego, a w rzadszych przypadkach rekombinacja jonu ujemnego z utworzeniem dwu- lub trzykrotnie naładowanego ujemnego jon. Zamiast elektronu w niektórych przypadkach mogą działać inne cząstki elementarne, na przykład mezony , tworząc mezoatomy lub mezomolekuły. We wczesnych stadiach rozwoju wszechświata miała miejsce reakcja rekombinacji wodoru – tak zwana era rekombinacji pierwotnej .

Rekombinacja jest również procesem odwrotnym do homolitycznego rozpadu wiązania chemicznego . Rekombinacja związana jest z tworzeniem zwykłego wiązania kowalencyjnego w wyniku dzielenia się niesparowanymi elektronami należącymi do różnych cząstek ( atomów , wolnych rodników )

Przykłady rekombinacji:

Reakcja rekombinacji jest silnie egzotermiczna , charakteryzuje się bardzo niską lub zerową energią aktywacji . Dlatego takie reakcje przebiegają z udziałem trzeciej cząstki obojętnej, która unosi energię reakcji:

Opis matematyczny

Rekombinację w pożywce z obecnością jonów heteropolarnych opisuje następujący wzór:

tutaj - stężenie jonów dodatnich, - stężenie jonów ujemnych, Jest współczynnikiem rekombinacji. Współczynnik rekombinacji zwany także współczynnikiem Langevina, na cześć francuskiego fizyka Paula Langevina .

Wyprowadzenie współczynnika rekombinacji Langevina

Rozważ proces rekombinacji dwóch jonów. Aby doszło do aktu rekombinacji, jony muszą zbliżyć się do siebie na odległość mniejszą niż promień Debye'a . Gdy jeden jon zbliży się do drugiego w takiej odległości, energia oddziaływania termicznego nie wystarczy do pokonania siły elektrycznej występującej między jonami.

Rozważmy kulę o promieniu Debye'a, w środku której znajduje się jon dodatni. Wtedy liczbę jonów ujemnych wchodzących do tej sfery w jednostce czasu można obliczyć według następującego wzoru:

Liczbę jonów rekombinowanych można uzyskać, jeśli weźmiemy pod uwagę, że wszystkie jony wchodzące do kuli rekombinują z jonami dodatnimi, to można to zapisać za pomocą następującego wzoru:

Porównując to wyrażenie z prawem rekombinacji, otrzymujemy wartość współczynnika Langevina:

gdzie - Mobilność.

Literatura

  • Słownik encyklopedyczny chemiczny. Ch. redaktor I. L. Knunyants, M., Encyklopedia radziecka. 1983, s. 504

Zobacz też

Notatki (edytuj)