Η βασική διαφορά μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης είναι ότι η κινητικότητα είναι η ικανότητα ενός φορτισμένου σωματιδίου να κινείται λόγω της επίδρασης ενός ηλεκτρικού πεδίου, ενώ ο συντελεστής διάχυσης είναι μια σταθερά που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της μοριακής ροής και της βαθμίδας συγκέντρωσης.
Κινητότητα είναι η ικανότητα των φορτισμένων σωματιδίων να κινούνται μέσα από ένα μέσο ως απόκριση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Ο συντελεστής διάχυσης είναι μια σταθερά αναλογικότητας μεταξύ της μοριακής ροής (λόγω της μοριακής διάχυσης) και της βαθμίδας συγκέντρωσης των χημικών ειδών.
Τι είναι Κινητικότητα
Κινητότητα είναι η ικανότητα των φορτισμένων σωματιδίων να κινούνται μέσα από ένα μέσο ως απόκριση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το ηλεκτρικό πεδίο έλκει τα φορτισμένα σωματίδια. Σε αυτό το πλαίσιο, τα φορτισμένα σωματίδια είναι κυρίως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια. Μπορούμε να διαχωρίσουμε διαφορετικά ιόντα ανάλογα με την κινητικότητά τους. όταν αυτός ο διαχωρισμός γίνεται στην αέρια φάση, ονομάζεται φασματομετρία κινητικότητας ιόντων και αν είναι σε υγρή κατάσταση, μπορούμε να τον ονομάσουμε ηλεκτροφόρηση.
Όταν υπάρχει ένα φορτισμένο σωματίδιο σε αέρια ή υγρή κατάσταση που εμφανίζεται σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, το φορτισμένο σωματίδιο μπορεί να επιταχυνθεί σε μια ταχύτητα που ονομάζεται σταθερή ταχύτητα μετατόπισης. Η μαθηματική έκφραση για την κινητικότητα είναι η εξής:
vd=μE
Σε αυτήν την εξίσωση, το vd αναφέρεται στην ταχύτητα μετατόπισης, το μ αναφέρεται στην κινητικότητα και το E είναι το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου. Η μονάδα μέτρησης για το vd είναι m/s, η μονάδα μέτρησης για το μ είναι m2/V.s και η μονάδα μέτρησης για το E είναι V/m. Επομένως, η κινητικότητα των φορτισμένων σωματιδίων είναι ο λόγος της ταχύτητας μετατόπισης προς το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου.
Επιπλέον, η ηλεκτρική κινητικότητα είναι ευθέως ανάλογη με το καθαρό ηλεκτρικό φορτίο του φορτισμένου σωματιδίου.
Τι είναι ο Συντελεστής Διάχυσης;
Ο συντελεστής διάχυσης είναι μια σταθερά αναλογικότητας μεταξύ της μοριακής ροής (λόγω της μοριακής διάχυσης) και της βαθμίδας συγκέντρωσης των χημικών ειδών. Περιγράφει την κινητήρια δύναμη της διάχυσης. Επομένως, όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής διάχυσης, τόσο πιο γρήγορη είναι η διάχυση των ουσιών. Η μονάδα μέτρησης αυτής της παραμέτρου είναι m2/s.
Τυπικά, ο συντελεστής διάχυσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Στα στερεά, ο συντελεστής διάχυσης σε διαφορετικές θερμοκρασίες μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius. Ομοίως, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση Stokes-Einstein για να υπολογίσουμε την εξάρτηση από τη θερμοκρασία του συντελεστή διάχυσης στα υγρά. Στα αέρια, η σχέση μεταξύ του συντελεστή διάχυσης και της θερμοκρασίας μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τη θεωρία Chapman-Enskog.
Σχέση μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης
Η κινητικότητα και ο συντελεστής διάχυσης είναι στενά συνδεδεμένοι όροι. Εδώ, η ηλεκτρική κινητικότητα σχετίζεται με τον συντελεστή διάχυσης του δείγματος μέσω της ακόλουθης εξίσωσης. Ονομάζεται σχέση Αϊνστάιν.
µ=(q/kT)D
Σε αυτήν την εξίσωση, μ είναι η κινητικότητα, q είναι το ηλεκτρικό φορτίο, k είναι η σταθερά Boltzmann, T είναι η θερμοκρασία του αερίου και D είναι ο συντελεστής διάχυσης. Επομένως, ανάλογα με τη θερμοκρασία του αερίου και το ηλεκτρικό φορτίο του φορτισμένου σωματιδίου, η κινητικότητα είναι ευθέως ανάλογη με τον συντελεστή διάχυσης.
Διαφορά μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης
Η βασική διαφορά μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης είναι ότι η κινητικότητα είναι η ικανότητα ενός φορτισμένου σωματιδίου να κινείται λόγω της επίδρασης ενός ηλεκτρικού πεδίου, ενώ ο συντελεστής διάχυσης είναι μια σταθερά που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της μοριακής ροής και της βαθμίδας συγκέντρωσης.
Ο ακόλουθος πίνακας συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Κινητικότητα έναντι Συντελεστή Διάχυσης
Η κινητικότητα και ο συντελεστής διάχυσης είναι δύο σχετικοί χημικοί όροι. Η βασική διαφορά μεταξύ κινητικότητας και συντελεστή διάχυσης είναι ότι η κινητικότητα είναι η ικανότητα ενός φορτισμένου σωματιδίου να κινείται λόγω της επίδρασης ενός ηλεκτρικού πεδίου, ενώ ο συντελεστής διάχυσης είναι μια σταθερά που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της μοριακής ροής και της βαθμίδας συγκέντρωσης.
