4-2 1) 拡散および溶解速度







拡散とは
粒子が自発的に散らばり広がる現象です。

代表的な例としては
濃度差のある溶液において
時間が経つと濃度差が小さくなっていく現象が挙げられます。


溶解とは
固体-液体間において
固体粒子が液体側へと移動するような現象です。

溶解を詳しく見ると
固体が崩壊→分散→溶解するという過程を経ます。


崩壊は
固体-液体の界面においておこる反応であり
分散とは、溶液中に移動した粒子の拡散に他なりません。



溶解速度は
ネルンスト-ノイエス-ホイットニー(Nernst-Noyes-Whitney)の式で表されます。
以下のような式になります。
それぞれの文字の意味をイメージできるとよいです。





※左辺は溶解速度という意味です。
※Dは拡散係数と呼ばれる数で
さらに




で表されます。

ηが、溶液の粘度です。
イメージとしては
ネバネバしてる液では、溶解しにくいというイメージです。

r は粒子の半径です。
イメージとしては
粒子の半径が大きいほど溶けにくいイメージです。

Tは温度です。
温度が高いほうが溶けやすいイメージです。

R、N、πは定数です。

※Vは、溶液の体積です。
イメージとしては
プールみたいに溶液の体積が大きい所に
塩素錠を1つ入れても、中々固体が溶けて広がらないため
溶解速度は遅いというイメージです。

※δは、拡散層の厚さです。
これもイメージとしてはVと同じです。

※Sは、固体の表面積です。
とける固体の表面積が大きいほうが溶けやすいイメージです。

※Csは、溶解度です。
Cが溶液の濃度です。
溶解度まで溶けた→もう溶けない→溶解速度0です。