Диффузия - молекула - растворенное вещество
Cтраница 1
Диффузия молекул растворенного вещества в жидкость осуществляется путем беспорядочных тепловых движений этих молекул. При диффузии происходит перераспределение молекул, благодаря которому возможен их перенос из областей более высоких концентраций в области более низких. Обычно говорят о концентрационной движущей силе, вызывающей этот перенос, но в действительности диффундирующие молекулы не подвергаются действию силы в направлении градиента концентрации. Любая молекула в каждый момент может равновероятно иметь любое направление движения. Но беспорядочное перераспределение молекул при неодинаковости концентраций приводит к уменьшению разности концентраций и таким образом - к переносу массы в направлении понижения концентрации. [1]
При диффузии молекул растворенного вещества или других частиц многокомпонентных систем обменные реакции между компонентами также дают вклад в кажущийся перенос в добавление к движению целой частицы. В системе, где компонент АХ диффундирует в присутствии компонента А, эффективный ( кажущийся) коэффициент диффузии D компонента X выше, чем коэффициент диффузии D, соответствующий только движению АХ, поскольку в этом случае X может непосредственно переноситься от АХ к свободной частице А. При этом АХ перемещается без переноса А. Кажущийся коэффициент диффузии, таким образом, представляет собой сумму классического коэффициента диффузии, отвечающего перемещению целой частицы, и коэффициента диффузии, отвечающего упомянутому выше механизму переноса. [2]
Рассмотрим диффузию молекул растворенного вещества из объема раствора к сфере радиуса R. В этом случае представляет интерес только зависимость мгновенной концентрации п ( число молекул в см3) от расстояния до начала координат, но безотносительно к направлению линии, связывающей начало координат с точкой, к которой относится это значение. [3]
Коэффициент D характеризует диффузию молекул растворенного вещества в растворителе. Однако часто возникает вопрос о характере взаимной диффузии в смеси двух веществ. В работе [88] описана молекулярно-статнстическая теория диффузии в жидкостях, согласно которой взаимная диффузия может происходить только в многокомпонентной системе. Только те перемещения частиц, которые приводят к изменениям локальной концентрации, дают вклад в коэффициент взаимной диффузии. Молекулы растворителя в процессе теплового движения могут меняться местами друг с другом или молекулами растворенного вещества. Лишь последняя перестановка приводит к изменению концентрации и дает вклад во взаимную диффузию. [4]
Здесь D - коэффициент диффузии молекул растворенного вещества в жидкости; х - эквивалентная ( приведенная) толщина пленки; f - скорость обновления поверхности. [5]
Член В фактически определяет диффузию молекул растворенного вещества в растворе. [6]
Механизм экстракционного процесса определяется диффузией молекул растворенного вещества в одной из фаз к поверхности раздела, через поверхность раздела и во второй фазе. При этом у поверхности контакта фаз существует диффузионный пограничный слой, R котором происходит резкое изменение концентрации извлекаемого элемента. Перенос молекул растворенного вещества продолжается до установления равновесия. [7]
 |
Размывание хроматопрафической зоны вследствие медленного установления-равновесия растворенного вещества между подвижной ( а, а и стационарной ( б, б фазами и результирующий профиль зон ( в. [8] |
С увеличением времени, необходимого для диффузии молекулы растворенного вещества от центра канала, по которому движется поток, к поверхности раздела с стационарной фазой, ае будет также увеличиваться, так как эта медленная диффузия будет препятствовать быстрому установлению равновесия. [9]
Джеймс и Мартин [15] показали, что диффузия молекул растворенного вещества как в газовой, так и жидкой фазе является в ГЖХ важным фактором, влияющим на эффективность колонки. Диффузия в газовой фазе в 10 - 4 - 105 раз больше диффузии в жидкой фазе, так что при высоких скоростях потока последняя преимущественно определяет эффективность. Газовая диффузия ограничивает эффективность при низких скоростях потока. Из таблицы видно, что значительное уменьшение эффективности колонки за счет газовой диффузии имеет место при скоростях потока ниже 45 см. / мин. При более высоких скоростях диффузия вещества в жидкую фазу становится ограничивающим фактором и эффективность вновь уменьшается. [10]
Джеймс и Мартин [15] показали, что диффузия молекул растворенного вещества как в газовой, так и жидкой фазе является в ГЖХ важным фактором, влияющим на эффективность колонки. Диффузия в газовой фазе в 104 - т - 106 раз больше диффузии в жидкой фазе, так что при высоких скоростях потока последняя преимущественно определяет эффективность. Газовая диффузия ограничивает эффективность при низких скоростях потока. Изменение эффективности с изменением скорости иллюстрируется данными табл. V-1, охватывающими скорости от 20 до 145 CMS / MUH. Из таблицы видно, что значительное уменьшение эффективности колонки за счет газовой диффузии имеет место при скоростях потока ниже 45 см3 / мин. При более высоких скоростях диффузия вещества в жидкую фазу становится ограничивающим фактором и эффективность вновь уменьшается. [11]
При молекулярной адсорбции скорость адсорбции на твердом теле ограничивается скоростью диффузии молекул растворенного вещества, хотя сама по себе скорость адсорбции велика и происходит при первых контактах двух фаз. При этом молекулы адсорбтива и среды являются конкурентами, где чем больше поверхностное натяжение среды, тем хуже она адсорбируется, и тем лучше будет адсорбция растворенного вещества. [12]
Молекулы в жидкостях удерживаются вместе относительно сильными межмолекулярными силами, которые препятствуют диффузии молекул растворенного вещества. Длина случайного шага диффундирующей молекулы растворенного вещества в жидкости примерно равна одному молекулярному диаметру, в то время как в газе длина такого шага близка к средней длине свободного пробега, т.е. составляет примерно 100 молекулярных диаметров. Действительное значение, конечно, зависит от величины взаимодействия растворенное вещество - растворитель и от температуры. [13]
Принято считать, что процесс массопередачи состоит из трех относительно простых стадий: диффузии молекул растворенного вещества из глубины водной фазы рафината, перехода их через межфазную поверхность и диффузии от нее в глубину фазы экстрагента. Поэтому для расчета скорости массопередачи при экстракции необходимо знать значение трех составляющих сопротивления массопередаче или, что обычно принято, двух коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи через поверхность. Считают, что сопротивление переносу через границу раздела фаз ( поверхностное сопротивление) пренебрежимо мало и скорость массопередачи определяется одним из двух или обоими сопротивлениями. [14]
Жидкость должна быть диспергирована в виде тонкой пленки на твердом носителе, чтобы время диффузии молекул растворенных веществ в стационарную фазу не было чрезмерно большим. Этим элементарным требованиям обычно удовлетворяют высокомолекулярные полимеры, диспергированные на зернах неорганического твердого носителя, которые и используются в газовой хроматографии в качестве стационарных фаз. [15]
Страницы: 1 2