A mobilitás és a diffúziós együttható közötti legfontosabb különbség az, hogy a mobilitás a töltött részecske azon képessége, hogy elektromos tér hatására mozogjon, míg a diffúziós együttható egy olyan állandó, amely leírja a moláris fluxus és a koncentráció gradiens közötti kapcsolatot.
A mobilitás a töltött részecskék azon képessége, hogy elektromos tér hatására áthaladjanak a közegben. A diffúziós együttható a moláris fluxus (a molekuláris diffúzió miatt) és a kémiai anyagok koncentráció-gradiense közötti arányossági állandó.
Mi a mobilitás
A mobilitás a töltött részecskék azon képessége, hogy elektromos tér hatására áthaladjanak a közegben. Ez az elektromos mező vonzza a töltött részecskéket. Ebben az összefüggésben a töltött részecskék főleg elektronok vagy protonok. Különböző ionokat különíthetünk el mobilitásuk szerint; ha ezt a szétválasztást gázfázisban végezzük, azt ionmobilitás-spektrometriának nevezzük, ha pedig folyékony állapotban van, akkor elektroforézisnek nevezhetjük.
Ha gáz vagy folyékony halmazállapotú töltött részecske van, amely egyenletes elektromos térben fordul elő, a töltött részecske felgyorsítható olyan sebességre, amelyet állandó sodródási sebességnek nevezünk. A mobilitás matematikai kifejezése a következő:
vd=µE
Ebben az egyenletben vd a sodródási sebességre, µ a mobilitásra, E pedig az elektromos tér nagyságára vonatkozik. A vd mértékegysége m/s, µ mértékegysége m2/V.s, és E mértékegysége a V/m. Ezért a töltött részecskék mobilitása a sodródási sebesség és az elektromos tér nagyságának aránya.
Sőt, az elektromos mobilitás egyenesen arányos a töltött részecske nettó elektromos töltésével.
Mi az a diffúziós együttható?
A diffúziós együttható a moláris fluxus (a molekuláris diffúzió miatt) és a kémiai anyagok koncentráció-gradiense közötti arányossági állandó. Leírja a diffúzió hajtóerejét. Ezért minél nagyobb a diffúziós együttható, annál gyorsabb az anyagok diffúziója. Ennek a paraméternek a mértékegysége m2/s.
A diffúziós együttható jellemzően a hőmérséklettől függ. Szilárd testekben a diffúziós együttható különböző hőmérsékleteken az Arrhenius-egyenlet segítségével számítható ki. Hasonlóképpen, a Stokes-Einstein egyenlet segítségével kiszámíthatjuk a diffúziós együttható hőmérsékletfüggését folyadékokban. Gázokban a diffúziós együttható és a hőmérséklet közötti összefüggés a Chapman-Enskog elmélet segítségével határozható meg.
A mobilitás és a diffúziós együttható közötti kapcsolat
A mobilitás és a diffúziós együttható szorosan összefüggő fogalmak. Itt az elektromos mobilitás a mintafajták diffúziós együtthatójához kapcsolódik a következő egyenlet segítségével. Ezt Einstein-relációnak hívják.
µ=(q/kT)D
Ebben az egyenletben µ a mobilitás, q az elektromos töltés, k a Boltzmann-állandó, T a gáz hőmérséklete és D a diffúziós együttható. Ezért a gáz hőmérsékletétől és a töltött részecske elektromos töltésétől függően a mobilitás egyenesen arányos a diffúziós együtthatóval.
Különbség a mobilitás és a diffúziós együttható között
A mobilitás és a diffúziós együttható közötti fő különbség az, hogy a mobilitás a töltött részecske azon képessége, hogy elektromos tér hatására mozogjon, míg a diffúziós együttható egy állandó, amely leírja a moláris fluxus és a koncentráció gradiens közötti kapcsolatot.
A következő táblázat összefoglalja a mobilitás és a diffúziós együttható közötti különbséget egymás melletti összehasonlítás céljából.
Összefoglaló – Mobilitás vs diffúziós együttható
A mobilitás és a diffúziós együttható két kapcsolódó kémiai fogalom. A mobilitás és a diffúziós együttható közötti fő különbség az, hogy a mobilitás a töltött részecske azon képessége, hogy elektromos tér hatására mozogjon, míg a diffúziós együttható egy olyan állandó, amely leírja a moláris fluxus és a koncentrációgradiens közötti kapcsolatot.
