Ključna razlika između mobilnosti i koeficijenta difuzije je u tome što je mobilnost sposobnost nabijene čestice da se kreće zbog učinka električnog polja, dok je koeficijent difuzije konstanta koja opisuje odnos između molarnog toka i koncentracijskog gradijenta.
Pokretljivost je sposobnost nabijenih čestica da se kreću kroz medij kao odgovor na električno polje. Koeficijent difuzije je konstanta proporcionalnosti između molarnog toka (zbog molekularne difuzije) i koncentracijskog gradijenta kemijskih vrsta.
Što je mobilnost
Pokretljivost je sposobnost nabijenih čestica da se kreću kroz medij kao odgovor na električno polje. Ovo električno polje privlači nabijene čestice. U ovom kontekstu, nabijene čestice su uglavnom elektroni ili protoni. Možemo razdvojiti različite ione prema njihovoj pokretljivosti; kada se ovo odvajanje vrši u plinovitoj fazi, to se naziva spektrometrija pokretljivosti iona, a ako je u tekućem stanju, možemo ga nazvati elektroforezom.
Kada postoji nabijena čestica u plinovitom ili tekućem stanju koja se pojavljuje u jednoličnom električnom polju, nabijena čestica može se ubrzati do brzine koja se naziva konstantna brzina driftanja. Matematički izraz za mobilnost je sljedeći:
vd=µE
U ovoj jednadžbi, vd odnosi se na brzinu drifta, µ se odnosi na pokretljivost, a E je veličina električnog polja. Mjerna jedinica za vd je m/s, mjerna jedinica za µ je m2/V.s, a mjerna jedinica za E je V/m. Stoga je pokretljivost nabijenih čestica omjer brzine driftanja i veličine električnog polja.
Štoviše, električna pokretljivost izravno je proporcionalna neto električnom naboju nabijene čestice.
Što je koeficijent difuzije?
Koeficijent difuzije je konstanta proporcionalnosti između molarnog toka (zbog molekularne difuzije) i koncentracijskog gradijenta kemijskih vrsta. Opisuje pokretačku silu difuzije. Dakle, što je veći koeficijent difuzije, to je difuzija tvari brža. Mjerna jedinica ovog parametra je m2/s.
Tipično, koeficijent difuzije ovisi o temperaturi. U čvrstim tijelima, koeficijent difuzije pri različitim temperaturama može se izračunati pomoću Arrheniusove jednadžbe. Slično, možemo koristiti Stokes-Einsteinovu jednadžbu za izračunavanje temperaturne ovisnosti koeficijenta difuzije u tekućinama. U plinovima se odnos između koeficijenta difuzije i temperature može odrediti korištenjem Chapman-Enskog teorije.
Odnos između pokretljivosti i koeficijenta difuzije
Pokretljivost i koeficijent difuzije blisko su povezani pojmovi. Ovdje je električna pokretljivost povezana s koeficijentom difuzije vrste uzorka kroz sljedeću jednadžbu. Zove se Einsteinova relacija.
µ=(q/kT)D
U ovoj jednadžbi, µ je pokretljivost, q je električni naboj, k je Boltzmannova konstanta, T je temperatura plina, a D je koeficijent difuzije. Prema tome, ovisno o temperaturi plina i električnom naboju nabijene čestice, pokretljivost je izravno proporcionalna koeficijentu difuzije.
Razlika između pokretljivosti i koeficijenta difuzije
Ključna razlika između mobilnosti i koeficijenta difuzije je u tome što je mobilnost sposobnost nabijene čestice da se kreće zbog učinka električnog polja, dok je koeficijent difuzije konstanta koja opisuje odnos između molarnog toka i koncentracijskog gradijenta.
Sljedeća tablica sažima razliku između pokretljivosti i koeficijenta difuzije za usporedbu.
Sažetak – Pokretljivost u odnosu na koeficijent difuzije
Pokretljivost i koeficijent difuzije dva su povezana kemijska pojma. Ključna razlika između pokretljivosti i koeficijenta difuzije je u tome što je mobilnost sposobnost nabijene čestice da se kreće zbog učinka električnog polja, dok je koeficijent difuzije konstanta koja opisuje odnos između molarnog toka i gradijenta koncentracije.
