9.Дифузія в розчинах електролітів

При дисоціації солі в розчині дифундують саме іони, а не молекули. Без накладення електричного потенціалу дифузію простий солі можна розглядати як молекулярну дифузію, однак виконання умови нульового струму приводить до того, що аніони й катіони повинні сильно притягатися друг до друга, і тільки в присутності двох іонів протилежного заряду молекули можуть дифундувати з однаковою швидкістю. У системах змішаних електролітів, як, наприклад, при одночасній дифузії НСl і NaСl у воді іон, що найбільше швидко рухається, Н⁺ може переміщатися, випереджаючи свого партнера С1^-; при цьому електричний струм підтримується рівним нулю за рахунок відставання іонів, що найбільше повільно рухаються, Na⁺. У таких системах односпрямована дифузія кожному різновиду іонів відбувається шляхом спільного впливу електричних і концентраційних градієнтів:

Взаємодія іонів у багатоіонній системі важливо, коли, трохи іонних провідностей сильно відрізняються, як, скажемо при дифузії іонів Н⁺ або OH^-. Якщо дифузія цих двох іонів не відбувається, то без великої помилки можна застосовувати коефіцієнти «молекулярної» дифузії для різновидів присутніх солей.

10.Дифузія в пористих матеріалах

Дифузія в пористих матеріалах особливо важлива в гетерогенному каталізі, де звичайно використовуються пористі таблетки або екструдаты твердих каталізаторів. Знання коефіцієнтів дифузії в таких матеріалах необхідно для того, щоб повністю застосувати розроблену Тіле теорію дифузії з хімічною реакцією, що одночасно протікає, у пористій масі речовини. Дифузія в пористих твердих тілах може проходити по одному із трьох механізмів або відразу по декільком з них. Ці механізми наступні: звичайна («об'ємна»), кнудсеновська й поверхнева дифузія. Під час відсутності поверхневої дифузії близьке розташування пористих стінок не суттєво, якщо пори великі щодо середнього вільного пробігу молекул у газі, і процес аналогічний звичайної молекулярної дифузії в газі або рідині, що втримуються в порах. У цьому випадку застосовні коефіцієнти дифузії представлені в главі 3 рівняння швидкості молекулярної дифузії.Кнудсеновська дифузія зустрічається в порах, що містять газ, при низькому тиску або малих розмірах пор. Якщо середній вільний пробіг молекул газу великий у порівнянні з діаметром пори, то молекули набагато частіше зустрічаються з її стінками, чому один з одним. Відбиття від стінки не дзеркальне, а по суті дифузійне; молекули відскакують хаотично практично у всіх напрямках. При цьому опір дифузії молекул уздовж пори обумовлене головним чином зіткненнями молекул зі стінками, а не між собою, як при звичайній дифузії. У деякому діапазоні зміни щільностсі газу й розмірів пор важливі обоє типу зіткнень.Поверхнева дифузія відбувається при адсорбції компонента, що дифундує, твердою речовиною. Рівноважна поверхнева концентрація збільшується зі зростанням концентрації речовини в газі. Тому в поверхневому шарі є тенденція до виникнення градієнта поверхневої концентрації того ж знака й у тому ж напрямку, що й градієнт концентрації газу в порі. При деяких варіантах процесу адсорбований шар рухливий і прагне переміщатися уздовж твердої поверхні, так що поверхнева дифузія протікає паралельно з дифузією в газі. Загальний потік компонента, що дифундує, у цьому випадку буває більше, чим якби адсорбція не відбувалася.При звичайній молекулярній дифузії щільність потоку речовини, що дифундує, віднесена до загальної або зовнішній поверхні пористого тіла, звичайно занижується, оскільки вільне, або відкритий, поперечний переріз пор є лише частка загальної поверхні тіла. Якщо градієнт концентрації виражений через відстань по нормалі до зовнішньої поверхні тіла, то коефіцієнт дифузії теж занижений внаслідок того, що шлях дифузії уздовж звивистої пори більше, чим по нормалі до зовнішньої поверхні. Слід також ураховувати, що площа поперечного переріза пори в напрямку дифузії менше, чим площа перетину потоку, паралельного зовнішньої поверхні.Ефективний коефіцієнт дифузії можна визначити як повинна існувати область тисків і розмірів пор, у якій як звичайна, так і кнудсеновська дифузія вносять вклад у дифузію газу в порах. У цій «перехідній області» ефективний коефіцієнт дифузії може бути приблизно знайдений по формулі: