Рекомбінація (хімія)

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Рекомбінація - процес, зворотний іонізації . Складається у захопленні іоном вільного електрона . Рекомбінація призводить до зменшення заряду іона або перетворення іона в нейтральний атом або молекулу. Можлива також рекомбінація електрона та нейтрального атома (молекули), що призводить до утворення негативного іона, і в рідкісних випадках - рекомбінація негативного іона з утворенням двох-або триразово зарядженого негативного іона. Замість електрона деяких випадках можуть виступати інші елементарні частинки, наприклад мезони , створюючи мезоатоми або мезомолекули. На ранніх етапах розвитку всесвіту відбувалася реакція рекомбінації водню - так звана епоха первинної рекомбінації .

Також рекомбінація - це процес, зворотний до гомолітичного розриву хімічного зв'язку . Рекомбінація пов'язана з утворенням ординарного ковалентного зв'язку за рахунок усуспільнення неспарених електронів, що належать різним частинкам ( атомам , вільним радикалам ).

Приклади рекомбінації:

Реакція рекомбінації дуже екзотермічна , для неї характерна дуже мала або нульова енергія активації . Тому такі реакції протікають за участю третьої нейтральної частки, яка забирає енергію реакції:

Математичний опис

Рекомбінація у середовищах з наявністю гетерополярних іонів описується такою формулою:

тут - Концентрація позитивних іонів, - Концентрація негативних іонів, - Коефіцієнт рекомбінації. Коефіцієнт рекомбінації також називають коефіцієнтом Ланжевена, на ім'я французького фізика Поля Ланжевена .

Виведення коефіцієнта рекомбінації за Ланжевеном

Розглянемо процес рекомбінації двох іонів. Для того, щоб відбувся акт рекомбінації іони повинні наблизитися один до одного на відстань менше дебаївського радіусу . Після того, як іон наблизиться до іншого на таку відстань, енергії теплової взаємодії недостатньо для подолання електричної сили, що виникає між іонами.

Розглянемо сферу з дебаївським радіусом, у центрі якої розташований позитивний іон. Тоді кількість негативних іонів, що надходять у цю сферу за одиницю часу, можна знайти за такою формулою:

Число іонів, що прорекомбінували, можна отримати, якщо врахувати, що всі іони, що потрапляють у сферу, рекомбінують з позитивними іонами, тоді це запишеться за допомогою наступної формули:

Порівнявши цей вислів із законом рекомбінації отримуємо значення для коефіцієнта Ланжевена:

де - Рухливість.

Література

  • Хімічний енциклопедичний словник. Гол. редактор І. Л. Кнунянц, М., Радянська енциклопедія. 1983 р., с.504

Див. також

Примітки