Предыдущая Следующая
Энергия диссоциации молекулы N2
очень велика, значит, разорвать молекулу могут только фотоны с чрезвычайно
высокой энергией и очень малой l. Таких фотонов немного, да и
молекула азота плохо поглощает фотоны, даже если их энергия окажется
достаточной. Вследствие этого атомарного азота очень мало.
Фотодиссоциация воды. Концентрация
паров воды значительна вблизи поверхности Земли, но быстро уменьшается с
высотой. На высоте 30 км
(стратосфера) составляет три молекулы на миллион молекул смеси. Однако,
оказавшись в верхних слоях, вода подвергается фотодиссоциации:
Н2О (г) + hn
® Н (г) + ОН (г);
(2)
ОН (г) + hn
® Н (г) + О (г). (3)
Фотодиссоциация (уравнения 1-3)
осуществляется через процесс ионизации. В 1924 году было установлено, что в
верхних слоях атмосферы имеются свободные электроны, а по закону баланса
зарядов должны быть и положительно заряженные ионы. Откуда же берутся эти ионы?
В меньшей мере от воздействия электронов, прилетающих от Солнца вместе с
солнечным ветром, а в большей мере - вследствие фотодиссоциации. При
воздействии фотона молекула может поглотить его, не расщепляясь на атомы. При
этом фотон выбивает из молекулы электрон самого верхнего уровня, и образуется
молекулярный ион. Таким же образом может подвергнуться ионизации и нейтральный
атом.
Фотоны, вызывающие ионизацию, относятся к
высокочастотной коротковолновой области в пределах ультрафиолета. Это излучение
не доходит до поверхности Земли, его поглощают верхние слои атмосферы (табл.
7.2).
Таблица 7.2
Реакции,
происходящие в верхних слоях атмосферы
|
Уравнение
реакции
|
– DН ионизации кДж/моль
|
lmax, нм
|
|
N2
+ hn ® N2+ + e
|
1495
|
80,1
|
|
O2
+ hn ® O2+ + e
|
1205
|
99,3
|
|
O + hn ® O+ + e
|
1313
|
91,2
|
|
NO + hn ® NO+ + e
|
890
|
134,5
|
Необходимо обратить внимание на то, что все данные реакции экзотермические.
7.3. Реакции атмосферных
ионов
Образующиеся молекулярные ионы обладают
очень большой реакционной способностью, быстро реагируют с любыми другими
частицами при столкновении, эти реакции также носят экзотермический характер.
Но так как при высоком разряжении отдача избыточной энергии маловероятна, то
более вероятна рекомбинация иона с электроном, сопровождающаяся диссоциацией:
Предыдущая Следующая
|
