Рекомбинация (химия) (JytkbQnugenx (]nbnx))
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 код]Рекомбинация в средах с наличием гетерополярных ионов описывается следующей формулой:
здесь — концентрация положительных ионов, — концентрация отрицательных ионов, — коэффициент рекомбинации. Коэффициент рекомбинации также называют коэффициентом Ланжевена, по имени французского физика Поля Ланжевена.
Вывод коэффициента рекомбинации по Ланжевену
[править | править код]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 код]- Химический энциклопедический словарь. Гл. редактор И. Л. Кнунянц, М., Советская энциклопедия. 1983 г., с.504