Дәріс №3 жоғАРҒы энергиялар химиясы фотохимия
жүктеу/скачать 0,53 Mb.
|
Дәріс 4-5 химфизика
| 3.3. Плазмада химиялық активті бөлшектердің түзілуі
Молекула немесе атомның қозуы (әрі тербелмелі, әрі электрондық) ауыр бөлшектермен, фотондармен және электрондармен соқтығысқанда жүзеге асады. Электрондар үшін бұл электрондар энергиясы мен молекула құрылысына байланысты. Тікелей қозу (негізгі күйден) немесе сатылы (каскадты) қозу (порциямен) болуы мүмкін. Электронның Екин мәні Еқозу мәнінен жоғары болу керек. Ең эффективтісі - резонансты қозу: энергияның электроннан молекулаға берілу ықтималдыгының электрон энергиясына тәуелділігі қозу функциясы деп аталады және оның 1-2 максимумы болуы мүмкін. Атомдар мен молекулалардың иондануы Екин мәні иондану потенциалынан жоғары электронмен соқтығысқанда жүзеге асады. Молекула немесе атомның иондану ықтималдығының электрон энергиясына тәуелділігі - иондану функциясы да максимум арқылы өтеді. Энергетикалық атомдар немесе молекулалармен соқтығысқанда да иондану жүзеге асуы мүмкін. Электронға ынтықтығы жоғары молекулаға баяу электрон қосылғанда теріс иондар түзіледі, мысалы: е' + С12 → СI• + СI-. 3.4. Электр разрядындағы реакциялар Озон алу. О2 молекуласын тыныш разряд арқылы өткізгенде озон алынады. Озон шығымы 1,7-1,9∙10-4 моль/кДж (30-50 г/кВт-сағ), яғни 60-36 эВ/молекула. Бұл теориялық шығымнан (1,5 эВ/молекула) айтарлықтай төмен, бұл озонның озонаторда электрондардың әсерінен қарқынды ыдырауымен байланысты: О2 (3∑g- ) → О2* (3∑u+) → 2O: ; О: + О2 → О3. Аммиак синтезі. Шоқтанушы разрядтагы NН3 шығымы 1,5-15∙10-5 моль/кДж (1-10 г/кВт-сағ). NН3 түзілуге қажет электрондардын минимал энергиясы 17 эВ-қа тең. Сызбанұсқасы: N2→N2; N2+ Н2 → N2H+ +H; N2Н+ + Н2 →N2Н2 + Н+; N2H2→NH3. Метаннан ацетилен алу. Доғалық разрядта метаннан С2Н2 шығымы ( ток бойынша) 1,3∙10-3 моль/кДж (120 г/кВт-сағ). Сызбанұскасы: СН4 →•СН3→ СН2 → С2Н4 → С2Н2. Сонымен бұл бөлімде жүйені таза химиялық активтендіру тәсілдерінен (катализ, тізбекті реакциялар) басқа физикалық тәсілдер де бар екені қарастырылды. Зат молекулалары жарық немесе жылдам бөлшектер (электрон, протон, нейтрон және т.б.) әсерінен активтенеді. Мұндай әсерлер нәтижесінде электронды-қозған күйдегі реакцияға түсу қабілеті жоғары молекулалар түзіледі. Жарық әсерінен қозу бір актпен өтеді: Молекула + жарық кванты → қозған күй. Жылдам бөлшектермен әсер бергенде молекула бөлшекпен соқтығысқанда алдымен ионданады, сосын иондардың кері рекомбинациясы қозған молекулалардың түзілуіне алып келеді. Мұндай активтену жылулық активтенуден қатты өзгешеленеді, онда молекулалар соқтығысқанда тербелмелі және айналмалы қозған бөлшектер түзіледі. Химиялық процестерді жарық және бөлшектер әсерімен активтендірудің басқа тағы бір ерекшелігі - олардың жоғары таңдамалылық қабілеті. Реагенттер реакцияға жоғары энергетикалық күйде түсетін болғандықтан, элементар реакцияларлың өнімдерінің бұл жағдайда артық жоғары энергиясы болады, бұл химиялық реакцияларды төмен температурада өткізуге мүмкіндік береді. Төмен температурада реагенттер химиялық тұрақты, яғни кейбір реакциялардың талғағыштығы жоғарылайды; жүйе зерттелетін температуралық аралық кеңейеді; төмен температурада физикалық әдістермен зерттеуге жеткілікті мөлшерде лабильді бөлшектерді (атомдар, бос радикалдар) жинауға мүмкіндік туады. Затқа қуатты энергия импульсымен әсер ету қысқа уақыт аралығында активті бөлшектердің жоғары концентрациясын алып, олардың жойылу кинетикасын зерттеуге жағдай жасайды. жүктеу/скачать 0,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|