Recombinare (chimie)

Recombinarea este un proces care este inversul ionizării . Constă în captarea unui electron liber de către un ion . Recombinarea duce la scăderea încărcăturii ionului sau la transformarea ionului într-un atom sau moleculă neutră. Este posibilă și recombinarea unui electron și a unui atom (moleculă) neutru, ducând la formarea unui ion negativ și, în cazuri mai rare, recombinarea unui ion negativ cu formarea unui negativ încărcat de două sau trei ori. ion. În locul unui electron, în unele cazuri, alte particule elementare, cum ar fi mezonii , pot acționa , creând mezoatomi sau mezomolecule. În primele etape ale dezvoltării universului, a avut loc o reacție de recombinare a hidrogenului - așa-numita epocă a recombinării primare .

De asemenea , recombinarea este un proces care este inversul ruperii homolitice a unei legături chimice . Recombinarea este asociată cu formarea unei legături covalente obișnuite datorită socializării electronilor neperechi aparținând diferitelor particule ( atomi , radicali liberi )

Exemple de recombinare:

{\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))

Reacția de recombinare este extrem de exotermă , caracterizată printr-o energie de activare foarte mică sau nulă . Prin urmare, astfel de reacții au loc cu participarea unei a treia particule neutre, care duce energia reacției:

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

Descriere matematică

Recombinarea în medii care conțin ioni heteropolari este descrisă prin următoarea formulă:

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

aici este concentrația ionilor pozitivi, este concentrația ionilor negativi și este coeficientul de recombinare. Coeficientul de recombinare mai este numit și coeficientul Langevin, după fizicianul francez Paul Langevin . ${\displaystyle n_{+))$ ${\displaystyle n_{-))$ $\alfa$ $\alfa$

Derivarea coeficientului de recombinare după Langevin

Luați în considerare procesul de recombinare a doi ioni. Pentru ca actul de recombinare să aibă loc, ionii trebuie să se apropie unul de celălalt la o distanță mai mică decât raza Debye . După ce un ion se apropie de altul la o asemenea distanță, energia interacțiunii termice nu va fi suficientă pentru a depăși forța electrică care ia naștere între ioni.

Să considerăm o sferă cu raza Debye, în centrul căreia se află un ion pozitiv. Apoi, numărul de ioni negativi care intră în această sferă pe unitatea de timp poate fi găsit folosind următoarea formulă:

\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

Numărul de ioni recombinați poate fi obținut dacă ținem cont de faptul că toți ionii care intră în sferă se recombină cu ioni pozitivi, atunci acest lucru se va scrie folosind următoarea formulă:

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

Comparând această expresie cu legea recombinării, obținem valoarea coeficientului Langevin:

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

unde este mobilitatea. $\mu$

Literatură

Dicţionar enciclopedic chimic. Ch. editor I. L. Knunyants, M., Enciclopedia sovietică. 1983, p.504

Recombinare (chimie)

Descriere matematică

Derivarea coeficientului de recombinare după Langevin

Literatură

Vezi și

Note