Kluczowa różnica między ruchliwością a współczynnikiem dyfuzji polega na tym, że ruchliwość jest zdolnością naładowanej cząstki do poruszania się w wyniku działania pola elektrycznego, podczas gdy współczynnik dyfuzji jest stałą, która opisuje związek między strumieniem molowym a gradientem stężenia.
Mobilność to zdolność poruszania się naładowanych cząstek przez ośrodek w odpowiedzi na pole elektryczne. Współczynnik dyfuzji jest stałą proporcjonalności między strumieniem molowym (spowodowanym dyfuzją molekularną) a gradientem stężenia związków chemicznych.
Co to jest mobilność
Mobilność to zdolność poruszania się naładowanych cząstek przez ośrodek w odpowiedzi na pole elektryczne. To pole elektryczne przyciąga naładowane cząstki. W tym kontekście naładowane cząstki to głównie elektrony lub protony. Możemy oddzielić różne jony zgodnie z ich ruchliwością; kiedy ten rozdział jest wykonywany w fazie gazowej, nazywa się to spektrometrią ruchliwości jonów, a jeśli jest w stanie ciekłym, możemy to nazwać elektroforezą.
Kiedy naładowana cząsteczka znajduje się w stanie gazowym lub ciekłym i występuje w jednolitym polu elektrycznym, naładowana cząsteczka może zostać przyspieszona do prędkości zwanej stałą prędkością dryfu. Wyrażenie matematyczne na mobilność wygląda następująco:
vd=µE
W tym równaniu vd odnosi się do prędkości dryfu, µ odnosi się do ruchliwości, a E jest wielkością pola elektrycznego. Jednostką miary dla vd jest m/s, jednostką miary dla µ jest m2/V.s, a jednostką miary dla E to V/m. Dlatego ruchliwość naładowanych cząstek jest stosunkiem prędkości dryfu do wielkości pola elektrycznego.
Ponadto, ruchliwość elektryczna jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego netto naładowanej cząstki.
Co to jest współczynnik dyfuzji?
Współczynnik dyfuzji jest stałą proporcjonalności między strumieniem molowym (spowodowanym dyfuzją molekularną) a gradientem stężenia związków chemicznych. Opisuje siłę napędową dyfuzji. Dlatego im wyższy współczynnik dyfuzji, tym szybsza dyfuzja substancji. Jednostką miary tego parametru jest m2/s.
Zazwyczaj współczynnik dyfuzji zależy od temperatury. W ciałach stałych współczynnik dyfuzji w różnych temperaturach można obliczyć za pomocą równania Arrheniusa. Podobnie możemy użyć równania Stokesa-Einsteina do obliczenia zależności temperaturowej współczynnika dyfuzji w cieczach. W gazach zależność między współczynnikiem dyfuzji a temperaturą można określić za pomocą teorii Chapmana-Enskoga.
Związek między mobilnością a współczynnikiem dyfuzji
Mobilność i współczynnik dyfuzji to ściśle powiązane terminy. W tym przypadku ruchliwość elektryczna jest powiązana ze współczynnikiem dyfuzji gatunków próbki za pomocą następującego równania. Nazywa się to relacją Einsteina.
µ=(q/kT)D
W tym równaniu µ to ruchliwość, q to ładunek elektryczny, k to stała Boltzmanna, T to temperatura gazu, a D to współczynnik dyfuzji. Dlatego też, w zależności od temperatury gazu i ładunku elektrycznego naładowanej cząstki, ruchliwość jest wprost proporcjonalna do współczynnika dyfuzji.
Różnica między mobilnością a współczynnikiem dyfuzji
Kluczowa różnica między ruchliwością a współczynnikiem dyfuzji polega na tym, że ruchliwość jest zdolnością naładowanej cząstki do poruszania się w wyniku działania pola elektrycznego, podczas gdy współczynnik dyfuzji jest stałą, która opisuje związek między strumieniem molowym a gradientem stężenia.
Poniższa tabela podsumowuje różnicę między współczynnikiem mobilności i dyfuzji dla porównania obok siebie.
Podsumowanie – Mobilność a współczynnik dyfuzji
Mobilność i współczynnik dyfuzji to dwa powiązane terminy chemiczne. Kluczowa różnica między ruchliwością a współczynnikiem dyfuzji polega na tym, że ruchliwość jest zdolnością naładowanej cząstki do poruszania się w wyniku działania pola elektrycznego, podczas gdy współczynnik dyfuzji jest stałą, która opisuje związek między strumieniem molowym a gradientem stężenia.
