Рекомбинация (химия)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Рекомбинация — процесс, обратный ионизации. Состоит в захвате ионом свободного электрона. Рекомбинация приводит к уменьшению заряда иона или к превращению иона в нейтральный атом или молекулу. Возможна также рекомбинация электрона и нейтрального атома (молекулы), приводящая к образованию отрицательного иона, и в более редких случаях — рекомбинация отрицательного иона с образованием двух- или трехкратно заряженного отрицательного иона. Вместо электрона в некоторых случаях могут выступать другие элементарные частицы, например мезоны, создавая мезоатомы или мезомолекулы. На ранних этапах развития вселенной происходила реакция рекомбинации водорода — так называемая эпоха первичной рекомбинации.

Также рекомбинация — это процесс, обратный гомолитическому разрыву химической связи. Рекомбинация связана с образованием ординарной ковалентной связи за счёт обобществления неспаренных электронов, принадлежащих разным частицам (атомам, свободным радикалам)

Примеры рекомбинации:

Реакция рекомбинации сильно экзотермична, для неё характерна очень малая или нулевая энергия активации. Поэтому такие реакции протекают с участием третьей нейтральной частицы, которая уносит энергию реакции:

Математическое описание[править | править вики-текст]

Рекомбинация в средах с наличием гетерополярных ионов описывается следующей формулой:

здесь  — концентрация положительных ионов,  — концентрация отрицательных ионов,  — коэффициент рекомбинации. Коэффициент рекомбинации также называют называют[1] коэффициентом Ланжевена, по имени французского физика Поля Ланжевена.

Вывод коэффициента рекомбинации по Ланжевену[править | править вики-текст]

Рассмотрим процесс рекомбинации двух ионов. Для того, чтобы произошел акт рекомбинации ионы должны приблизиться друг к другу на расстояние меньше дебаевского радиуса. После того, как ион приблизится к другому на такое расстояние, энергии теплового взаимодействия будет недостаточно для преодоления электрической силы, возникающей между ионами.

Рассмотрим сферу с дебаевским радиусом, в центре которой расположен положительный ион. Тогда количество отрицательных ионов, поступающих в эту сферу за единицу времени, можно найти по следующей формуле:

Число прорекомбинировавших ионов можно получить, если учесть, что все ионы попадающие в сферу рекомбинируют с положительными ионами, тогда это запишется с помощью следующей формулы:

Сравнив это выражение с законом рекомбинации получаем значение для коэффициента Ланжевена:

где  — подвижность.

Литература[править | править вики-текст]

  • Химический энциклопедический словарь. Гл. редактор И. Л. Кнунянц, М., Советская энциклопедия. 1983 г., с.504

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]