Rekombination (kemi)

Rekombination er en proces, der er det omvendte af ionisering . Det består i indfangning af en fri elektron af en ion . Rekombination fører til et fald i ladningen af ionen eller til transformationen af ionen til et neutralt atom eller molekyle. Rekombinationen af en elektron og et neutralt atom (molekyle) er også mulig, hvilket fører til dannelsen af en negativ ion, og i mere sjældne tilfælde, rekombinationen af en negativ ion med dannelsen af en to- eller tredobbelt ladet negativ. ion. I stedet for en elektron kan i nogle tilfælde andre elementære partikler, såsom mesoner , virke og skabe mesoatomer eller mesomolecules. I de tidlige stadier af universets udvikling fandt en hydrogenrekombinationsreaktion sted - den såkaldte epoke for primær rekombination .

Også rekombination er en proces, der er det modsatte af den homolytiske brydning af en kemisk binding . Rekombination er forbundet med dannelsen af en almindelig kovalent binding på grund af socialiseringen af uparrede elektroner, der tilhører forskellige partikler ( atomer , frie radikaler )

Eksempler på rekombination:

{\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 er meget eksoterm , karakteriseret ved en meget lille eller nul aktiveringsenergi . Derfor fortsætter sådanne reaktioner med deltagelse af en tredje neutral partikel, som bortfører reaktionens energi:

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

Matematisk beskrivelse

Rekombination i medier indeholdende heteropolære ioner er beskrevet med følgende formel:

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

her er koncentrationen af positive ioner, er koncentrationen af negative ioner og er rekombinationskoefficienten. Rekombinationskoefficienten kaldes også Langevin-koefficienten efter den franske fysiker Paul Langevin . ${\displaystyle n_{+))$ ${\displaystyle n_{-))$ $\alfa$ $\alfa$

Afledning af rekombinationskoefficienten ifølge Langevin

Overvej processen med rekombination af to ioner. For at rekombinationshandlingen kan finde sted, skal ionerne nærme sig hinanden i en afstand, der er mindre end Debye-radius . Efter at en ion nærmer sig en anden på sådan en afstand, vil energien af termisk interaktion ikke være nok til at overvinde den elektriske kraft, der opstår mellem ionerne.

Lad os betragte en kugle med Debye-radius, i hvis centrum der er en positiv ion. Så kan antallet af negative ioner, der kommer ind i denne kugle pr. tidsenhed, findes ved hjælp af følgende 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

Antallet af rekombinerede ioner kan opnås, hvis vi tager i betragtning, at alle ioner, der kommer ind i sfæren, rekombinerer med positive ioner, så vil dette blive skrevet ved hjælp af følgende formel:

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

Ved at sammenligne dette udtryk med rekombinationsloven får vi værdien for Langevin-koefficienten:

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

hvor er mobiliteten. $\mu$

Litteratur

Kemisk encyklopædisk ordbog. Ch. redaktør I. L. Knunyants, M., Soviet Encyclopedia. 1983, s. 504

Rekombination (kemi)

Matematisk beskrivelse

Afledning af rekombinationskoefficienten ifølge Langevin

Litteratur

Se også

Noter