Avainero liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välillä on, että liikkuvuus on varautuneen hiukkasen kyky liikkua sähkökentän vaikutuksesta, kun taas diffuusiokerroin on vakio, joka kuvaa moolivuon ja pitoisuusgradientin välistä suhdetta.
Liikkuvuus on varautuneiden hiukkasten kykyä liikkua väliaineen läpi vasteena sähkökenttään. Diffuusiokerroin on moolivuon (johtuen molekyylidiffuusiosta) ja kemiallisten lajien pitoisuusgradientin välisestä suhteellisuudesta.
Mitä on liikkuvuus
Liikkuvuus on varautuneiden hiukkasten kykyä liikkua väliaineen läpi vasteena sähkökenttään. Tämä sähkökenttä vetää sisäänsä varautuneita hiukkasia. Tässä yhteydessä varautuneet hiukkaset ovat pääasiassa elektroneja tai protoneja. Voimme erottaa erilaisia ioneja niiden liikkuvuuden mukaan; kun tämä erotus tehdään kaasufaasissa, sitä kutsutaan ioniliikkuvuusspektrometriaksi, ja jos se on nestemäisessä tilassa, sitä voidaan kutsua elektroforeesiksi.
Kun varautunut hiukkanen on kaasu- tai nestetilassa, joka esiintyy tasaisessa sähkökentässä, varautunut hiukkanen voidaan kiihdyttää nopeuteen, jota kutsutaan vakiona kulkeutumisnopeudeksi. Liikkuvuuden matemaattinen lauseke on seuraava:
vd=µE
Tässä yhtälössä vd viittaa ryömintänopeuteen, µ viittaa liikkuvuuteen ja E on sähkökentän suuruus. Mittayksikkö vd on m/s, µ:n mittayksikkö on m2/V.s ja E mittayksikkö on V/m. Siksi varautuneiden hiukkasten liikkuvuus on ryömintänopeuden suhde sähkökentän suuruuteen.
Lisäksi sähköinen liikkuvuus on suoraan verrannollinen varautuneen hiukkasen nettosähkövaraukseen.
Mikä on diffuusiokerroin?
Diffuusiokerroin on moolivuon (johtuen molekyylidiffuusiosta) ja kemiallisten aineiden pitoisuusgradientin välisestä suhteellisuudesta. Se kuvaa diffuusion liikkeellepanevaa voimaa. Siksi mitä korkeampi diffuusiokerroin, sitä nopeampi aineiden diffuusio. Tämän parametrin mittayksikkö on m2/s.
Yleensä diffuusiokerroin riippuu lämpötilasta. Kiinteissä aineissa diffuusiokerroin eri lämpötiloissa voidaan laskea Arrhenius-yhtälön avulla. Samoin voimme käyttää Stokes-Einstein-yhtälöä nesteiden diffuusiokertoimen lämpötilariippuvuuden laskemiseen. Kaasuissa diffuusiokertoimen ja lämpötilan välinen suhde voidaan määrittää käyttämällä Chapman-Enskog-teoriaa.
Liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välinen suhde
Liikkuvuus ja diffuusiokerroin liittyvät läheisesti toisiinsa. Tässä sähköinen liikkuvuus liittyy näytelajien diffuusiokertoimeen seuraavan yhtälön kautta. Sitä kutsutaan Einstein-relaatioksi.
µ=(q/kT)D
Tässä yhtälössä µ on liikkuvuus, q on sähkövaraus, k on Boltzmannin vakio, T on kaasun lämpötila ja D on diffuusiokerroin. Siksi, riippuen kaasun lämpötilasta ja varautuneen hiukkasen sähkövarauksesta, liikkuvuus on suoraan verrannollinen diffuusiokertoimeen.
Liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välinen ero
Avainero liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välillä on, että liikkuvuus on varautuneen hiukkasen kyky liikkua sähkökentän vaikutuksesta, kun taas diffuusiokerroin on vakio, joka kuvaa moolivuon ja pitoisuusgradientin välistä suhdetta.
Seuraavassa taulukossa on yhteenveto liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välisestä erosta vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – liikkuvuus vs diffuusiokerroin
Liikkuvuus ja diffuusiokerroin ovat kaksi toisiinsa liittyvää kemiallista termiä. avainero liikkuvuuden ja diffuusiokertoimen välillä on, että liikkuvuus on varautuneen hiukkasen kyky liikkua sähkökentän vaikutuksesta, kun taas diffuusiokerroin on vakio, joka kuvaa moolivuon ja pitoisuusgradientin välistä suhdetta.
