Химический потенциал градиент

Связные диаграммы совмещенных физико-химических явлений (химические реакции и диффузия в неподвижной среде). Напомним, что в терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Для примера рассмотрим случай простой реакции А г В, протекающей в идеальном растворе при наличии одномерной ди( к )узии компонентов в направлении оси ох. Диффузионный поток каждого компонента определяется законом Фика [c.131]

Все эти примеры служат иллюстрацией пассивного, но стереоселективного переноса, когда органические модельные системы осуществляют асимметричное узнавание. Однако можно провести аналогию между этими результатами и процессом опосредованного переноса через биологические мембраны. Все липидные мембраны практически непроницаемы для внутриклеточных белков и высокозаряженных органических и неорганических ионов, находящихся с обеих сторон мембраны. Диффузия Na+ через клеточную мембрану из клетки и К+ в клетку происходит в направлении отрицательного градиента химического потенциала и называется пассивным переносом. Пассивный перенос ионов через мембраны может быть вызван ионофорами [см. разд. 5.1.3]. К счастью, концентрации катионов по обе стороны мембраны различные, и такое состояние поддерживается активным переносом, который зависит от метаболической энергии. Механизм этого процесса известен под названием натриевый насос, функция которого сводится к поддержанию высокой внутриклеточной концентрации К+ и низкой концентрации Na+. Кальций, по-внднмому, также активно выводится из клеток. В этих случаях энергия для переноса обеспечивается за счет гидролиза АТР. Однако диффузия сахаров и аминокислот к важнейшим клеточным объектам — пример простого опосредованного пассивного переноса. [c.282]

Таким образом, при энергетическом сопряжении процессов в мембране в принципе возможно усиление или ослабление результирующего потока массы в направлении, определяемом градиентом химического потенциала р. (пассивный перенос), и даже миграция газов в область более высоких значений (активный перенос). В любом случае в мембране совершается работа по перемещению массы за счет части свободной энергии, освобождающейся при химической реакции другая ее часть диссипирует. [c.18]

Начинается вторая стадия окисления металла сопровождающаяся образованием микропустот между металлом и окалиной. При этом скорость процесса окисления металла снижается вследствие уменьшения эффективного поперечного сечения для диффузии катионов металла из металла в окалину. Однако существующий градиент химического потенциала окислителя в окалине и связанный с ним градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окисла обусловливают дальнейшую диффузию металла наружу. В результате процесса диффузии внутренняя поверхность окалины обогащается металлом и термодинамическое равновесие нарушается. Градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окалины начинает уменьшаться и система окалина—окислитель стремится к равновесию с окислителем. [c.74]

Потенциал характеризует работу перемещения единицы массы компонента из объемной газовой фазы в поле действия сил материала мембраны градиент этой величины определяет движущую силу массопереноса. В пористых сорбционно-диффузионных мембранах заметное влияние оказывают адсорбционный и капиллярный потенциалы, в непористых — парциальный химический потенциал и химическое сродство. [c.14]

Гидродинамическая теория диффузии, рассматривающая этот процесс как поступательное движение ионов — сфер с радиусом Г1 — в непрерывной вязкой среде, вызванное градиентом химического потенциала, позволяет получить некоторые полезные соотношения. Так, из нее вытекает, что [c.141]

В качестве примера найдем явный вид параметра такого R-эле-мента при одномерной диффузии А -го компонента в неподвижной среде, представляющей собой идеальный раствор. В терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Воспользовавшись связью между концентрацией с и химическим потенциалом А -го компонента [c.77]

Молекулярная диффузия представляет собой перемещение частиц под действием градиента химического потенциала (1ц/с1х, или приближенно — градиента концентрации с1с/с1х,. возникающего в растворе в результате его качественной или количественной неоднородности. Молекулярная диффузия -была рассмотрена в гл. 6, где были выведены законы Фика, описывающие этот процесс. [c.302]

Положения, относящиеся к диффузии электролитов, не вполне бесспорны, так как обычно принимается, что диффузия иона происходит под воздействием силы, действующей на него и равной градиенту химического потенциала иона. В то же время, как отмечалось выше, диффузия является результатом беспорядочных перемещений, а не направленного движения под действием какой-то силы на диффундирующие молекулы. Поэтому сомнительно рассматривать градиент химического потенциала в качестве силы, движущей ионы через раствор. Однако такими представлениями неизменно пользуются при изучении диффузии электролитов они приводят [c.26]

Диффузионный перенос вещества в направлении градиента химического потенциала может происходить и через жидкую фазу, если она имеется в виде хотя бы тонких прослоек. В этом случае деформация твердого тела сводится к его растворению в напряженных участках и переотложению в ненапряженных. Скорость относительной деформации участка длиной I может быть выражена в виде [c.90]

Перенос массы в результате сопряжения ( гЛг) направлен в сторону, противоположную диффузии под действием градиента химического потенциала, если выполняется условие ZXi ArV. < <0, т. е. при ДЛЯ СЛуЧаЯ х>0 и при для [c.26]

Уравнение (7.43) определяет движущую силу диффузионного переноса к-то компонента как разность внешней массовой силы Рй, воздействующей на частицы сорта к, и градиента химического потенциала этого компонента [г. Диффузионный поток находится по уравнению Фика. [c.241]

Перечислим движущие силы 2 = — приведенный тензор скоростей деформаций несущей фазы (тензор) X, = (у — 2) X X (х]/7 1 — ><2/ 2) — движущая сила, возникающая из-за скоростной неравновесности между фазами, т. е. из-за несовпадения у и Уз (вектор) Х =—V7 l/7 l — приведенный градиент температуры в несущей фазе (вектор) . Уд— приведенный градиент температуры в дисперсной фазе (вектор), Хк+з = — [( 1 )1 — Р1 ]/7 1-приведенный градиент химического потенциала А-го компонента в несущей фазе (вектор) Х +,с+з — [( (1.2 )2 — 2к]1 2 — приведенный градиент химического потенциала А-го компонента в дисперсной фазе (вектор) 1 = 1Т —1// 1) — движущая сила, возникающая из-за температурной неравновесности между фазами, т. е. из-за несовпадения и (скаляр) = — приведенное [c.58]

Диффузия и миграция обусловлены большим количеством перескоков ионов за единицу времени в некотором определенном направлении по сравнению с другими направлениями. Статистическая обработка этих процессов показывает, что поток диффузии /д, т. е. количество частиц, диффундирующих через единичную площадку в единицу времени, пропорционален концентрации этих частиц С и градиенту их химического потенциала [c.54]

Неодинаковость концентрации диффундирующего вещества в различных точках оси X и отличие от Ас/бх от нуля отражают изменение химического потенциала этого вещества и связаны с неравенством нулю градиента его химического потенциала. [c.319]

Рассмотрим теперь математические выражения для отдельных потоков массопереноса, принимая во внимание, что величина потока равна произведению концентрации на скорость данного процесса. Поток диффузии 1д определяется градиентом химического потенциала [c.150]

Если в растворе электролита возникает градиент электрического поля или градиент химического потенциала, то имеет место прохождение электрического тока или диффузии. [c.37]

Движущей силой массопереноса того или иного реагента яв ляется градиент химического потенциала, нормальный к поверхности раздела фаз [c.277]

В общем случае ион движется как под действием градиента химического потенциала, так и под действием градиента электрического потенциала. Поэтому общий поток ионов представляет собой сумму потоков диффузии и миграции [c.55]

Это означает, что сила Р направлена внутрь раствора. С другой стороны, на ионы у поверхности действует градиент активности (химического потенциала). В результате возникает некоторое равновесное распределение ионов, при котором их концентрация уменьшается по мере приближения к поверхности раствора, так что Г <0. Если в растворе присутствует добавка органического вещества, то наблюдается его положительная адсорбция на границе раствор — воздух. [c.91]

В тех случаях, когда в системе имеется температурный или какой-либо другой градиент, влияющий на значение химического потенциала вещества, диффузия может привести даже к еще большему увеличению разности концентрации. В дальнейшем мы будем рассматривать диффузию только в изотермической системе. [c.135]

Поток диффузии /д определяется градиентом химического потенциала [c.160]

Можно показать, что химическая сила, вызванная градиентом химического потенциала ц, описывается уравнением = [c.416]

Химический потенциал для каждого индивидуального иона составляет ц/N (N — число Авогадро), а силы воздействия градиента химического потенциала на положительные и отрицательные ионы, выраженные в дж1см, равны соответственно — IN)/ d i+ldx) и — Ш)1(дц-1дх). Разделение зарядов, возникающее из-за различия коэффициентов диффузии ионов, приводит к созданию градиента потенциала Е, который действует на элементарный заряд е иона с силой Ее. Следовательно, общие силы (в дж1см), действующие на ионы, выражаются так [c.27]

Непористые реакционно-диффузионные мембраны отличаются от прочих химической формой связи компонентов разделяемой смеси и исходного материала мембраны. Химические реакции приводят к образованию новых веществ, участвующих в транспорте целевого компонента. Массоперенос компонентов разделяемой газовой смеси определяется не только внешними параметрами и особенностями структуры матрицы, но и химическими реакциями, протекающими в мембране. В подобных системах за счет энергетического сопряжения процессов диффузии и химического превращения возможно ускорение или замедление мембранного переноса, в определенных условиях возникает активный транспорт, т. е. результирующий перенос компонента в направлении, противоположном движению под действием градиента химического потенциала этого компонента. В сильнонеравновесных мембранных системах могут формироваться структуры, в которых возникают принципиально иные механизмы переноса, например триггерный и осциллирующий режимы функционирования мембранной системы. Обменные процессы такого рода обнаружены в природных мембранах, но есть основания полагать, что синтетические реакционно-диффузионные мембраны в будущем станут основным типом разделительных систем, в частности, при извлечении токсичных примесей из промышленных газовых выбросов. [c.14]

Диффузия возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (а значит химического потенциала). Действие внешних электрических полей вызывает электродиффузию, градиент давления является причиной возникновения бародиф- [c.48]

Смешение — это операция, приводящая к уменьшению неоднородности системы. Этого можно достичь, только вызвав физическое перемещение ингредиентов. Смешение включает три основные типа движения. Бродки [2] назвал это движение диффузией и классифицировал его типы как молекулярную, турбулентную и объемную диффузию. Молекулярная диффузия — это спонтанно протекающий процесс, вызванный наличием градиента концентрации (химический потенциал). Это доминирующий механизм при смешении газов и пизковязкпх жидкостей. При турбулентном смешении молекулярная диффузия накладывается на беспорядочное вихревое движение, которое в свою очередь может накладываться на объемную диффузию , или конвективное течение. [c.182]

I. Вид уравнений Фика показывает, что поток диффузии направлен в сторону меньшей концентрации. Это справедливо, если диффузия идет в двухкомпонентной системе, состоящей, например, нз соли в воде или иода в бензоле. Однако в трехкомпонентной системе, например, вода — бензол — иод, диффузия иода направлена в сторону большей концентрации. В термодинамической теории необратимых процессов такая возможность вытекает из выражения обобщенной движущей силы диффузии через градиент химического потенциала. Из постулатов Онзагера (которых мы здесь разбирать не будем) следует, что перенос в этом и подобных случаях определяется несколькими коэффициентами диффузии, которые могут быть положительными и отрицательными. [c.181]

Если в правильно разомкнутой электрохимической цепи (см. рис. VI.2,а) на всех трех фазовых границах М1—Мг, Мг—раствор и раствор — М] имеет место электронное равновесие, определяемое равенством электрохимических потенциалов электрона в этих фазах, то на первый взгляд кажется непонятным, за счет чего возникает ЭДС цепи, равная разности в двух частях одного и того же металла Мь Анализ этой проблемы показывает, что электрохимические потенциалы электрона в двух областях одного и того же раствора вблизи металла М1 и вблизи металла М2 — не одинаковы. В самом деле, выше было показано, что равновесная концентрация электронов в абсолютно чистой воде у поверхности медного электрода равна 9,36моль/л. Аналогичный расчет показывает, что в абсолютно чистой воде у поверхности цинкового электрода [е ] =2,31 10 моль/л. Следовательно, в воде между двумя электродами имеет место градиент концентрации гидратированных электронов. Как следует из уравнения (IV.34), градиент концентрации сольватированных электронов возникает в любом растворе, если только не равны друг другу электродные потенциалы двух металлов. Поэтому, строго говоря, разомкнутая электрохимическая цепь, ЭДС которой не равна нулю, не является равновесной даже при наличии равновесия на всех ее фазовых границах. Чтобы строго определить равновесную электрохимическую цепь, кроме условия электрохимического равновесия на каждой фазовой границе дополнительно указывают, что ЭДС цепи скомпенсирована разностью потенциалов от внешнего источника тока (см. с. 116). При подключении этой внешней разности потенциалов происходит компенсация электрическим полем градиента химического потенциала электронов в электролите, так что и в растворе при этом Ар,1,=0. Отсюда следует, что ЭДС электрохимической цепи можно представить как разность величин вблизи двух электродов и ввести определение отдельного электродного потенциала как реальной свободной энергии сольватации электрона (выраженной в эВ) при электронном равновесии электрода с раствором. [c.138]

Случайные блуждания частиц в двух- или многокомпонентных системах создают их перенос из области, где их химический потенциал больше, в область, где он меньше. Изменение химического потенциала может быть измерено лишь при переходе от равновесия к равновесию. Поэтому градиент химического потенциала следует рассматривать как псевдосилу, как макроскопический эквивалент микроскопических случайных событий. Смысл коэффициента а разъяснен на стр. 215. [c.181]

Диффузия — это перемещение вещества в результате хаотического движения частиц, обусловленного кинетической энергией, или направленного движения их, определяемого градиентом концентрации или химического потенциала. В последнем случае диффузия протекает в сторону меньшей концентрации или большего химического потенциала. Движущей силой диффузии, как и любой другой реакции, является разность термодинамических потерщиалов. Механизм диффузии в твердых телах достаточно сложен. Согласно начальным представлениям (Хевеши), процесс диффузии рассматривался как попарный обмен местами соседних элементов решетки при их тепловом движении. Однако впоследствии появились другие взгляды (Иоффе) на механизм перемещения вещества в кристаллической решетке, послужившие основой для количественной теории диффузии (Френкель, Вагнер, Шоттки). [c.205]

Соотношение (5.10) можно пояснить следующим образом. Движение заряженной частицы i происходит как под действием градиента их концентрации (точнее градиента химического потенциала), так и под действием электрической разности потенциалов, т. е. движение заряженных частиц определяется градиентом электрохимического потенциала. Если же grad рг=0, то направленное перемещение частиц i через границу раздела отсутствует и устанавливается электрохимическое равновесие, условием для выполнения которого является соотношение (5.10). [c.24]

Электропроводность раствора электролита обеспечивается за счет потоков миграции ионов, присутствующих в данном растворе. Во избежание осложнений, связанных с одновременной диффузией, при изучении электропроводности растворов эксперимент необходимо проводить таким образом, чтобы при движении ионов не возникал градиент химического потенциала. Этого можно достичь при использовании переменного тока. При наложении на раствор переменной разности потенциалов ионы колеблются около некоторого среднего положения и grad Xj=0. [c.57]

При более точном рассмотрении диффузии и осмоса принимается, что движущей силой является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Основанная на этом положении теория называется квазитермодинами-ческой. Приравнивая приращение энергии Гиббса к работе по переносу частиц в вязкой среде, получают уравнение для коэффициента диффузии в реальных растворах [c.142]