分子擴散係數

表征物質分子擴散能力的物理量，受系統的溫度、壓力和混合物中組分濃度的影響。根據斐克定律，組分A在組分B中的分子擴散係數，其值等於該物質在單位時間內、單位濃度梯度作用下、經單位面積沿擴散方向傳遞的物質量。

組分在氣體中分子擴散係數約10的（-5）次～10的（-4）次平方米/s，在液體中約為10的（-9）次～10的（-10）次平方米/s,在固體中約為10的（-9）次～10的（-14）次平方米/s。分子擴散係數的準確數值是通過實驗測定的。氣體和液體中的分子擴散係數，也用一些半經驗公式估算。

基本介紹

• 中文名：分子擴散係數
• 釋義：物質分子擴散能力的物理量
• 影響因數：溫度、壓力和混合物中組分濃度
• 物質狀態：固體，氣體，液體

氣體中

對於壓力不太高的雙組分氣體混合物，將分子結構和運動作適當簡化後，用氣體分子運動論能夠導出計算分子擴散係數的理論式，再根據實驗結果作適當修正得出半經驗的計算式。例如：式中DAB為組分A在組分B中的分子擴散係數；MA和MB分別為組分A和B的分子量；p為總壓力；T為絕對溫度；(∑V)A、(∑V)B分別為組分A和B的分子體積。此式的計算值與實測值的平均偏差為4%～7%，對含強極性分子的系統尤為準確。

分子擴散係數

液體中

曾有人對於稀溶液中溶質的分子擴散作過一些理論分析，導出了如下的關係式：式中μB為溶劑粘度；F(V)為與混合物分子體積有關的函式。在這個基礎上提出的半經驗式，可用以計算非電解質組分A在其稀溶液中的分子擴散係數。例如：式中VA為組分A在正常沸點下的摩爾體積;φB為溶劑的締合因子,對於水其推薦值為2.6，甲醇為1.9，乙醇為1.5，苯、醚、庚烷等非締合溶劑為 1.0。此式計算值與實測偏差在13%以內。液體中的分子擴散係數與溶液的濃度密切相關。

液體分子擴散係數

分子擴散係數

固體中

若固體內部存在某一組分的濃度梯度, 也會發生擴散, 例如氫氣透過橡皮的擴散,鋅與銅形成固體溶液時在銅中的擴散，以及糧食內水分的擴散等。物質在固體中的擴散係數隨物質的濃度而異，且在不同方向上其數值可能有所不同，目前還不能進行計算。各種物質在固體中的擴散係數差別可以很大，如氫在25℃時在硫化橡膠中為0.85×10的（-9）平方米/s,氦在20℃時在鐵中為2.6×10的（-13）平方米/s。