8.4 Reaktionen in Flssigkeiten

[prev] [prev-tail] [tail] [up]

8.4 Reaktionen in Flüssigkeiten

/\ L = L¨osungsmittel

A + B (--> C) <--> AB ‡

Nur bei Vorhandensein von HB^‡ gibt es Fluoreszenz.

Was bedeutet diffusionslimitiert? Formalkinetik
- Hin-Diffusion: A + B k₁
- Weg-Diffusion: k_-1A + B
- Reaktiver Stoß in Solvathülle: k₂P
$- d[A]-= k [A][B]- k [{AB}] dt 1 -1$
Wir nehmen wieder das Quasistationaritätsprinzip an:
$d[{AB}]- dt = k1[A][B] -k2[{AB}]- k- 1[{AB}] -~ 0$

$k1[A][B] [{AB}] = k-+-k--- 2 -1$

$d[P] k k ----= k2[{AB}] = ---1-2--[A][B] dt k2 +k- 1$
Es gibt zwei verschiedene Grenzfälle:
- k₂ » k₁,k₁,k_-1 in exakter Beziehung $d[P]- dt = k1[A][B]$
  Der Vorgang ist diffusionslimitiert.
- k₂ « k_-1: $k2k1-[A][B] = d[P] k-1 dt$
  Es handelt sich um eine aktivierungs-kontrollierte Reaktion.
Transportprozesse
Das Ziel ist, k₁^Diffusion zu verstehen. Es gibt in der Chemie folgende wesentliche Transportvorgänge:
$Energietransport ==> Wa¨rmeleitung Stoßtransport ==> Diffusion } Thermodynamische Begr¨undung Impulstransport ==> Viskosit¨at Ionentransport ==> Ionenmobilit¨at$
1. Wärmeleitung:
  
  Gedankenexperiment:
  T₂ > T₁ und T₂/T₁ sollen konstant bleiben. Die Querschnittsfläche des Wärmeleiters sei A. Der Energiefluß, also j(Energie) = ist proportional zu -. Es gilt also: $|-------------------------------| | @T- ---J----| -j(Energie) =---c@x-, [j] =-cm-.K-.s$
  bezeichnet man also Wärmeleitungskoeffizient.
  $( ) @T- /\ = @T- bei großen W armeleitern hinsichtlich x @x @x y,z ¨$
2. Massentransport über Diffusion
  Für führen ein analoges Gedankenexperiment durch:
  
  Es sei c₂ > c₁ (zeitinvariabel). Bei stationären Bedingungen gilt:
  $c2--c1- @c- x2- x1 = @x = const.$
  Der Teilchenstrom ist gegeben durch:
  $j(Teilchen) = Dn-- oc - @c ADt @x$
  Wir erhalten für die stationäre Diffusionsgleichung:
  $|-------------------------------| |j(Teilchen) = -D @c-mit [D] = cm2| ----------------@x-----------s--|$
  n ist die Molzahländerung und D der stoff- und lösungsmittelabhängige Diffusionskoeffizient.
  - Typische Werte in Flüssigkeiten: 10^-4 - 10^-5
  - Typische Werte für Festkörper: 10^-2 - 10^-9
3. Diffusion als zeitabhängiger Transport

[prev] [prev-tail] [front] [up]