Difüzyon sabitinin ölçülmesi

Difüzyon sabitinin ölçülmesi için yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır.

1. Serbest sınır yöntemiyle difüzyon katsayılarının ölçülmesi (Free Boundary Methods)

Bu metot uzaklığa bağlı konsantrasyon değişiminin ölçülerek dc/dx hız eğiminin hesaplanması ilkesine dayanır.

Konsantrasyon değişimleri, incelenen sıvıya göre UV spektrometresi, kolon kromatografisi ya da elektroforez gibi uygun bir yöntemle izlenir. Homojen dağılım yapan bir sıvı için x uzaklığına göre konsantrasyon değişimi normal dağılış gösterir. Bununla ilgili olarak gerekli bağıntı:

Burada C₀, başlangıç konsantrasyonunu göstermektedir.

Varyansın hesaplanmasında kullanılan matematiksel ifadelerden yararlanılarak 2Dt = σ² kabulü yapılabilir. Varyansın hesaplanması için σ² = 1/n ∑(x-x’)² bağıntısı kullanılır ve bir önceki kabulden yararlanarak yukarıdaki eşitlikte yerine koyulur. Böylece difüzyon sabiti hesaplanabilir.

• Düzenek termostat olmalıdır.
• Mekanik titreşim olmamalıdır.

2. Gözenekli tıkaç yöntemi (Porous plug method)

Bu yöntem 1. Fick Kanununun(en) uygulaması şeklindedir.

Burada,

A gözeneklerin kesit alanı,

l gözeneklerin uzunluğudur.

Buna göre difüzyon sabiti D sadece c1 ve c2 konsantrasyonlarına bağlı olarak ölçülebilir. Ölçülmesi gereken değer sadece dm/dt zamana göre kütle değişimidir.

• Gözenekler absorpsiyon yapmamalıdır. Aksi halde çok yanlış sonuçlar çıkabilir.

Kaynakça

• Fizikokimya, Mustafa CEBE (Sayfa 472-474)
• Difüzyon Katsayısı, Çağdaş AKSOY (Fizikokimya ders sunumu)