Rekombinace (chemie)

Rekombinace je proces, který je opakem ionizace . Spočívá v záchytu volného elektronu iontem . Rekombinace vede ke snížení náboje iontu nebo k přeměně iontu na neutrální atom nebo molekulu. Rekombinace elektronu a neutrálního atomu (molekuly) je také možná, což vede ke vzniku záporného iontu a ve vzácnějších případech k rekombinaci záporného iontu za vzniku záporně nabitého dvou- nebo trojnásobně nabitého iontu. ion. Místo elektronu mohou v některých případech působit jiné elementární částice, jako jsou mezony , čímž vznikají mezoatomy nebo mesomolekuly. V raných fázích vývoje vesmíru probíhala vodíková rekombinační reakce - tzv. epocha primární rekombinace .

Rekombinace je také proces, který je opakem homolytického štěpení chemické vazby . Rekombinace je spojena se vznikem obyčejné kovalentní vazby v důsledku socializace nepárových elektronů patřících různým částicím ( atomy , volné radikály )

Příklady rekombinací:

{\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))

Rekombinační reakce je vysoce exotermická a vyznačuje se velmi malou nebo nulovou aktivační energií . Proto takové reakce probíhají za účasti třetí neutrální částice, která odvádí energii reakce:

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

Matematický popis

Rekombinace v médiu obsahujícím heteropolární ionty je popsána následujícím vzorcem:

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

zde je koncentrace kladných iontů, je koncentrace záporných iontů a je rekombinační koeficient. Rekombinační koeficient se také nazývá Langevinův koeficient podle francouzského fyzika Paula Langevina . ${\displaystyle n_{+))$ ${\displaystyle n_{-))$ $\alpha$ $\alpha$

Odvození rekombinačního koeficientu podle Langevina

Zvažte proces rekombinace dvou iontů. Aby došlo k rekombinaci, musí se ionty k sobě přiblížit na vzdálenost menší, než je Debyeův poloměr . Poté, co se iont přiblíží k jinému na takovou vzdálenost, energie tepelné interakce nebude stačit k překonání elektrické síly, která mezi ionty vzniká.

Uvažujme kouli s Debyeovým poloměrem, v jejímž středu je kladný iont. Potom počet záporných iontů vstupujících do této sféry za jednotku času lze zjistit pomocí následujícího vzorce:

\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

Počet rekombinovaných iontů lze získat, pokud vezmeme v úvahu, že všechny ionty vstupující do koule se rekombinují s kladnými ionty, pak to zapíšeme pomocí následujícího vzorce:

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

Porovnáním tohoto výrazu se zákonem rekombinace získáme hodnotu Langevinova koeficientu:

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

kde je mobilita. $\mu$

Literatura

Chemický encyklopedický slovník. Ch. editor I. L. Knunyants, M., Sovětská encyklopedie. 1983, str. 504

Rekombinace (chemie)

Matematický popis

Odvození rekombinačního koeficientu podle Langevina

Literatura

Viz také

Poznámky