Rekombination (kemi)

Rekombination är en process som är motsatsen till jonisering . Den består i att en jon fångar en fri elektron . Rekombination leder till en minskning av laddningen av jonen eller till omvandling av jonen till en neutral atom eller molekyl. Rekombinationen av en elektron och en neutral atom (molekyl) är också möjlig, vilket leder till bildandet av en negativ jon, och i mer sällsynta fall, rekombinationen av en negativ jon med bildandet av en två- eller trefaldigt laddad negativ. Jon. Istället för en elektron kan i vissa fall andra elementära partiklar, såsom mesoner , agera och skapa mesoatomer eller mesomolecules. I de tidiga stadierna av universums utveckling skedde en väterekombinationsreaktion - den skepok av primär rekombination .

Dessutom är rekombination en process som är motsatsen till den homolytiska brytningen av en kemisk bindning . Rekombination är associerad med bildandet av en vanlig kovalent bindning på grund av socialiseringen av oparade elektroner som tillhör olika partiklar ( atomer , fria radikaler )

Exempel på rekombinationer:

{\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))

Rekombinationsreaktionen är mycket exoterm , kännetecknad av en mycket liten eller noll aktiveringsenergi . Därför fortsätter sådana reaktioner med deltagande av en tredje neutral partikel, som bär bort reaktionens energi:

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

Matematisk beskrivning

Rekombination i media som innehåller heteropolära joner beskrivs med följande formel:

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

här är koncentrationen av positiva joner, är koncentrationen av negativa joner och är rekombinationskoefficienten. Rekombinationskoefficienten kallas även Langevin-koefficienten, efter den franske fysikern Paul Langevin . ${\displaystyle n_{+))$ ${\displaystyle n_{-))$ $\alfa$ $\alfa$

Härledning av rekombinationskoefficienten enligt Langevin

Tänk på processen för rekombination av två joner. För att rekombinationsakten ska inträffa måste jonerna närma sig varandra på ett avstånd som är mindre än Debye-radien . Efter att en jon närmar sig en annan på ett sådant avstånd, kommer energin från termisk interaktion inte att räcka för att övervinna den elektriska kraft som uppstår mellan jonerna.

Låt oss betrakta en sfär med Debye-radie, i mitten av vilken det finns en positiv jon. Sedan kan antalet negativa joner som kommer in i denna sfär per tidsenhet hittas med följande formel:

\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

Antalet rekombinerade joner kan erhållas om vi tar hänsyn till att alla joner som kommer in i sfären rekombinerar med positiva joner, då kommer detta att skrivas med följande formel:

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

Genom att jämföra detta uttryck med rekombinationens lag får vi värdet för Langevin-koefficienten:

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

var är rörligheten. $\mu$

Litteratur

Kemisk encyklopedisk ordbok. Ch. redaktör I. L. Knunyants, M., Soviet Encyclopedia. 1983, sid. 504

Rekombination (kemi)

Matematisk beskrivning

Härledning av rekombinationskoefficienten enligt Langevin

Litteratur

Se även

Anteckningar