Der Hauptunterschied zwischen Mobilität und Diffusionskoeffizient besteht darin, dass Mobilität die Fähigkeit eines geladenen Teilchens ist, sich aufgrund der Wirkung eines elektrischen Felds zu bewegen, während der Diffusionskoeffizient eine Konstante ist, die die Beziehung zwischen dem molaren Fluss und dem Konzentrationsgradienten beschreibt.
Mobilität ist die Fähigkeit geladener Teilchen, sich als Reaktion auf ein elektrisches Feld durch ein Medium zu bewegen. Der Diffusionskoeffizient ist eine Proportionalitätskonstante zwischen dem molaren Fluss (aufgrund der molekularen Diffusion) und dem Konzentrationsgradienten der chemischen Spezies.
Was ist Mobilität
Mobilität ist die Fähigkeit geladener Teilchen, sich als Reaktion auf ein elektrisches Feld durch ein Medium zu bewegen. Dieses elektrische Feld zieht die geladenen Teilchen an. Geladene Teilchen sind in diesem Zusammenhang hauptsächlich Elektronen oder Protonen. Wir können verschiedene Ionen nach ihrer Mobilität trennen; Wenn diese Trennung in der Gasphase durchgeführt wird, nennt man sie Ionenmobilitätsspektrometrie, und wenn sie im flüssigen Zustand erfolgt, können wir sie Elektrophorese nennen.
Wenn ein geladenes Teilchen in gasförmigem oder flüssigem Zustand in einem gleichförmigen elektrischen Feld auftritt, kann das geladene Teilchen auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die als konstante Driftgeschwindigkeit bezeichnet wird. Der mathematische Ausdruck für Mobilität lautet wie folgt:
vd=µE
In dieser Gleichung bezieht sich vd auf die Driftgeschwindigkeit, µ auf die Beweglichkeit und E auf die Größe des elektrischen Feldes. Die Maßeinheit für vd ist m/s, die Maßeinheit für µ ist m2/V.s und die Maßeinheit für E ist V/m. Daher ist die Mobilität geladener Teilchen das Verhältnis der Driftgeschwindigkeit zur Stärke des elektrischen Feldes.
Außerdem ist die elektrische Mobilität direkt proportional zur elektrischen Nettoladung des geladenen Teilchens.
Was ist der Diffusionskoeffizient?
Der Diffusionskoeffizient ist eine Proportionalitätskonstante zwischen dem molaren Fluss (aufgrund der molekularen Diffusion) und dem Konzentrationsgradienten chemischer Spezies. Es beschreibt die treibende Kraft der Diffusion. Je höher also der Diffusionskoeffizient, desto schneller die Diffusion von Substanzen. Die Maßeinheit dieses Parameters ist m2/s.
Typischerweise hängt der Diffusionskoeffizient von der Temperatur ab. In Festkörpern kann der Diffusionskoeffizient bei verschiedenen Temperaturen mit der Arrhenius-Gleichung berechnet werden. In ähnlicher Weise können wir die Stokes-Einstein-Gleichung verwenden, um die Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten in Flüssigkeiten zu berechnen. In Gasen kann der Zusammenhang zwischen Diffusionskoeffizient und Temperatur mit der Chapman-Enskog-Theorie bestimmt werden.
Beziehung zwischen Mobilität und Diffusionskoeffizient
Mobilität und Diffusionskoeffizient sind eng verwandte Begriffe. Hier steht die elektrische Mobilität mit dem Diffusionskoeffizienten der Probenart durch die folgende Gleichung in Beziehung. Sie wird Einstein-Beziehung genannt.
µ=(q/kT)D
In dieser Gleichung ist µ die Mobilität, q die elektrische Ladung, k die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur des Gases und D der Diffusionskoeffizient. Daher ist die Mobilität abhängig von der Gastemperatur und der elektrischen Ladung des geladenen Teilchens direkt proportional zum Diffusionskoeffizienten.
Unterschied zwischen Mobilität und Diffusionskoeffizient
Der Hauptunterschied zwischen Mobilität und Diffusionskoeffizient besteht darin, dass Mobilität die Fähigkeit eines geladenen Teilchens ist, sich aufgrund der Wirkung eines elektrischen Felds zu bewegen, während der Diffusionskoeffizient eine Konstante ist, die die Beziehung zwischen dem molaren Fluss und dem Konzentrationsgradienten beschreibt.
Die folgende Tabelle fasst den Unterschied zwischen Mobilitäts- und Diffusionskoeffizienten für einen direkten Vergleich zusammen.
Zusammenfassung – Mobilität vs. Diffusionskoeffizient
Mobilität und Diffusionskoeffizient sind zwei verwandte chemische Begriffe. Der Hauptunterschied zwischen Mobilität und Diffusionskoeffizient besteht darin, dass Mobilität die Fähigkeit eines geladenen Teilchens ist, sich aufgrund der Wirkung eines elektrischen Felds zu bewegen, während der Diffusionskoeffizient eine Konstante ist, die die Beziehung zwischen dem molaren Fluss und dem Konzentrationsgradienten beschreibt.
