Frecuencia de colisión en las superficies

Question

Frecuencia de colisión de partículas en los gases es bien conocida, y la teoría de la colisión se utiliza para derivar la reacción química de las tasas de gases, (y partículas en soluciones líquidas). El uso de la media de la velocidad como una función de la temperatura, se llega a $Z = N_A \sigma_{AB}\sqrt{\frac{8k_BT}{\pi\mu_{AB}}}$.

Necesito algo similar, donde las colisiones e interacciones que sólo puede ocurrir en la superficie entre las dos áreas. Entiendo fenomenológicamente la frecuencia de colisión será proporcional al área, pero estoy buscando algo un poco más riguroso. Tengo dos tipos de partículas, a y B. ocupan volúmenes separados de espacio y no se mezclan. Uno puede asumir la mezcla debido a que la ventana de tiempo que me interesa es demasiado pequeño en comparación con el promedio de las velocidades o a causa de la tensión superficial. No he pensado en ella completamente todavía.

La única cosa que he pensado es definir algún tipo de mezcla de profundidad y, a continuación, utilizar la tradicional frecuencia de colisión, multiplicando por la mezcla de profundidad para llegar a la frecuencia de colisión por unidad de área superficial. Pero, a continuación, la mezcla de profundidad debe ser derivada a partir de la media de las velocidades de las partículas y que realmente no debería haber límites definidos.

¿Cuál es la canónica tipo de modelo utilizado para problemas similares, tales como las reacciones de líquido/líquido o de líquido/gas de los límites?

Answer 1

Teoría de la colisión no será de ayuda para el cálculo de química de las tasas en la fase líquida como la masa de transporte no se rige por la difusión. No es perfectamente clara de su pregunta, así que tendré que asumir que usted está interesado en un dos-fase gas/líquido del sistema.

En primer lugar, la fase líquida es mucho más denso, las moléculas no están siempre en contacto y no tener que esperar por colisión, de modo que las velocidades de reacción en la fase líquida son mucho más altos. Esto significa que la principal vía de reacción tiene estos pasos

1. La molécula de Un en la fase de gas choca con la superficie (definido por la teoría de la colisión)
2. La molécula tiene una determinada probabilidad de $\alpha$ a ser absorbido por el líquido y se transfiere a la fase a granel.
3. La molécula de Un difunde a través de la solución, que reacciona con la molécula de B.

Dependiendo de su sistema, cualquiera de estos pasos puede ser limitante. Muy a menudo es limitada por difusión en el paso 3: reacción agota las moléculas de B cerca de la superficie, de modo que las moléculas que tienen para difundir aún más antes de que tengan la oportunidad de reaccionar.

Alojamiento coeficiente de $\alpha$ es puede ser sólo el 0.001 - la mayoría de las moléculas en fase gaseosa se recuperará de la superficie, no importa que tan reactivo que son.