Диссоциация и рекомбинация молекул

ДИССОЦИАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ МОЛЕКУЛ [c.322]

Проиллюстрируем процессы диссоциации молекул на примере двухатомных молекул, состоящих из одного и того же элемента. (Обобщение формальных соотношений на более сложные молекулярные реакции не представляет затруднений.) Пусть имеется молекула Аа и реакции диссоциации и рекомбинации следующего вида ) [c.322]

С целью получения общих выражений для скоростей диссоциации и рекомбинации необходимо воспользоваться соотношениями из химической кинетики. Рекомбинация двух атомов А в молекулу А2 при соударении с третьей частицей В изображается формулой А- -А- -В- -Аг+В, где В — частица, уносящая энергию [c.186]

В стационарном состоянии в кристалле существует равновесие между заряженными комплексами и молекулами постоянная равновесия равна отношению скоростей реакций для процессов диссоциации и рекомбинации. [c.331]

Между процессами электролитической диссоциации и рекомбинации ионов при неизменных условиях устанавливается динамическое равновесие, при котором число молекул, распадающихся на ионы в единицу времени, равно числу пар ионов, которые за это время воссоединяются в нейтральные молекулы. [c.230]

Закон действующих масс [уравнения (19.8), (19.9)1, полученный для смеси идеальных газов, применим и к процессам диссоциации и к рекомбинации молекул, которые имеют место в камерах сгорания и соплах ракетных двигателей. [c.213]

При М>10 температура торможения столь велика, что начинается диссоциация молекул газа. Когда температура относительно еще невелика, а скорости течения весьма значительны, характерное время рекомбинации молекул и атомов можно считать большим по сравнению с характерным временем турбулентной диффузии. [c.309]

Рассмотрим случай обтекания тонкого профиля с очень большими числами Маха (М 1) такое обтекание иногда называют гиперзвуковым. Будем продолжать, считать газ однородным, отвлекаясь от тех сложных процессов, которые на самом деле возникают в гиперзвуковых потоках за счет высоких температур, образуюш,ихся при торможении газа на поверхности тела и при прохождении сквозь поверхности сильных разрывов. Будем в настояш,ем параграфе пренебрегать явлениями диссоциации и последующей возможной рекомбинации молекул газа, ионизации газа и некоторыми другими физическими и химическими процессами, характерными для гиперзвуковых движений газа. К некоторым из этих существенных явлений мы вернемся в последней главе курса, где пойдет речь о более близкой к действительности модели газа, обладающего внутренним трением (вязкостью) и теплопроводностью. [c.247]

При гиперзвуковых скоростях в пограничном слое газа возникает процесс диссоциации. При не очень высоких температурах и больших скоростях течения скорость рекомбинации молекул и атомов можно считать малой по сравнению со скоростью турбулентной диффузии. [c.45]

Прошедшие два десятилетия второй половины XX в. характеризовались бурным, экспоненциальным развитием научных исследований во всех областях науки. Этот размах теоретических и экспериментальных исследований в полной мере охватил и механику жидкости и газа. Типичным для нее в этот период стало изучение динамических процессов, протекаюш их в экстремальных условиях (высокие скорости, весьма высокие температуры и давления, сильные разрежения и т. п.). В этих условиях поведение реальных тел не отвечает классическим моделям, и приходится учитывать многообразные физико-химические процессы, происходяш,ие в телах и влияюш ие на динамику явления в целом. Для решения задач потребовалось учитывать диссоциацию, рекомбинацию и ионизацию молекул среды, излучение, химические преобразования компонент тела, горение, поверхностные явления, диффузионные процессы, электромагнитные эффекты и пр. Все это повлекло во второй половине века значительное сближение механики с физикой (и, частично, химией). Если в XIX в. механика выделилась, казалось бы, полностью из физики, то теперь невозможно даже провести черту, отделя-юш ую механические явления от физических, позволяющую точно разграничить сферы влияния механики и физики. [c.307]

Характерной особенностью физической газовой динамики является изучение течений жидкости и газа при высоких температурах и в широком диапазоне изменения давления. Высокие температуры среды исключают возможность полного количественного и качественного описания современных механических проблем в рамках модели совершенного газа с постоянной теплоемкостью. С ростом температуры в газе начинают происходить такие процессы, как возбуждение вращательных и колебательных степеней свободы, диссоциация (рекомбинация) молекул, возбуждение электронных уровней атомов, ионизация (нейтрализация) атомов, излучение и поглощение лучистой энергии. Течение сильно нагретого газа около стенок приводит к их термическому разрушению. Все эти процессы относятся к области молекулярной и атомной физики, сыгравшей в начале этого века очень важную роль в расширении наших представлений о строении атомов и о законах микромира. Результаты этого раздела физики применялись к изучению электрических разрядов в газах и для решения астрофизических проблем. Сейчас же они образуют научный фундамент многих важных технических задач сегодняшнего дня. [c.5]

С точки зрения энергетического эффекта химические превращения подразделяются на два типа эндотермические, требующие определенного количества энергии, и экзотермические, сопровождающиеся выделением тепла. Примерами реакций обоих типов являются диссоциация молекул и рекомбинация атомов в молекулу, рассмотренные выше. Ясно, что для протекания эндотермической реакции необходимо, чтобы сталкивающиеся молекулы обладали некоторым минимальным запасом энергии, так называемой энергией активации Е, поэтому скорость такой реакции пропорциональна больцмановскому фактору и быстро возрастает с повышением температуры. В процессе диссоциации энергией активации служит энергия связи молекулы С/. Опыт, однако, показывает, что и для большинства экзотермических превращений также требуется энергия активации и скорости соответствующих реакций возрастают с температурой [c.314]

В молекулярном газе, молекулы и атомы которого обладают потенциалами ионизации, не намного превышающими энергии диссоциации, ионизация начинается задолго до конца диссоциации, так что существует область температур, в которой одновременно значительны и концентрация электронов, и концентрация молекул. Примером может служить воздух при температурах порядка 7000—15 000° К, очень важных с точки зрения практических приложений. В этом случае, наряду с указанными процессами ионизации выше существуют и более сложные, главный из которых — рекомбинация атомов в молекулу с одновременной ионизацией (ассоциативная ионизация). [c.328]

Зажигание дуги в среде аргона затруднено и требует более высокого напряжения. Однако дуга в аргоне горит более устойчиво, чем в воздухе, так как температура вольфрамового катода очень высока и равна 4830°, что значительно увеличивает термоэлектронную эмиссию катода. Возбуждение дуги в аргоне затруднено потому, что атомы аргона не образуют отрицательных ионов, вследствие чего необходима более высокая степень ионизации нейтральных частиц. Потери энергии в дуге на диссоциацию молекул и рекомбинацию атомов отсутствуют, что также повышает устойчивость горения дуги в аргоне. [c.216]

Неполное использование теплоты сгорания топлива возможно не только в результате недостатка воздуха, но также вследствие диссоциации продуктов сгорания. Явление диссоциации состоит в расщеплении молекул продуктов сгорания, сопровождающемся поглощением теплоты. В продуктах сгорания непрерывно происходят, с одной стороны, диссоциация, а с другой — обратное восстановление (рекомбинация) молекул. При определенной температуре оба эти явления компенсируют одно другое, вследствие чего состав газа не меняется. Такое состояние называется химическим равновесием. В зависимости от температуры в химическом равновесии находятся различные компоненты исходных и конечных продуктов реакции и, таким образом, состав продуктов сгорания зависит от температуры. [c.166]

Рекомбинационная люминесценция возникает как следствие воссоединения двух частей центра свечения, отделенных друг от друга при возбуждении. Такова рекомбинация электрона и иона, образовавшихся в результате ионизации, или двух частей диссоциированной молекулы, разъединенных при возбуждении. Энергия, затраченная на ионизацию или диссоциацию, выделяется при воссоединении разделенных частиц н приводит в состояние возбуждения частицу люминофора (ион или молекулу), которая далее испускает квант по одному из рассмотренных выше механизмов. [c.248]

Наиболее близкое из них к осуществлению — это, по-видимому, газотурбинная установка замкнутого цикла (авторское свидетельство № 166202). Суть изобретения — в замене традиционных рабочих тел — воздуха или инертного газа — такими экзотическими составами и смесями, как газообразная сера или йод, окислы азота, хлористый алюминий и т. д. Во время сжатия в компрессоре эти газы ведут себя вполне благопристойно и мало чем отличаются от воздуха. Но при нагреве перед турбиной их молекулы начинают диссоциировать, распадаться на две, три или даже четыре части. Значит, в два, три или четыре раза увеличивается и газовая постоянная — произведение объема одного моля газа на его давление, деленное на абсолютную температуру. Газа как бы становится во столько же раз больше. Соответственно больше проходит его через турбину, и мощность ее значительно увеличивается. Конечно, это не происходит совсем даром на диссоциацию расходуется много тепла, которое приходится дополнительно подводить к газу. Но каждая порция газа становится как бы более энергоемкой сначала она больше поглощает энергии, а потом при рекомбинации больше ее отдает. В результате полезная работа цикла существенно возрастает. А кроме того, когда мы подводим к газу тепло, оно большей частью уходит не на нагрев, а на диссоциацию, так что температура газа почти не меняется. Фактически теплоподвод идет по кривой, приближающейся к изотерме, и рабочий цикл газовой турбины становится более выгодным. Так, его эффективный к.п.д. возрастает на некоторых режимах примерно втрое по сравнению с циклом на обычных газах. [c.273]

ДИССОЦИАТИВНОЕ РАВНОВЕСИЕ — состояние газа (или разбавленного раствора), в к-ром имеет место равенство скоростей реакций распада (диссоциации) молекул и обратных реакций их воссоединения (рекомбинации) из атомов и(илн) радикалов. Понятие о Д. р. используется пройм, в астрофизике, где обычно приходится иметь дело с гомогенной газовой средой. Д. р. является частным выражением понятия химического равновесия. [c.654]

НЕРАВНОВЕСНОЕ ТЕЧЕНИЕ — течение гомогенной или гетерогенной смеси, в к-рой происходят неравновесные физ.-хим. процессы. К числу наиб, часто встречающихся неравновесных процессов относятся неравновесное возбуждение внутр. степеней свободы молекул, неравновесное протекание реакций диссоциации, рекомбинации и ионизации, неравновесная конденсация или испарение, неравновесное движение и теплообмен жидких или твёрдых частиц в газе и т. д. Н. т. имеет место, [c.328]

Не останавливаясь на дальнейших преобразованиях и возможных упрощениях ) полученной системы уравнений (189) — (191), (203), (204) — это не отвечает задачам настоящего, общего курса,— отметим некоторые трудности, связанные с установлением граничных условий для концентраций. Условия, которым подчиняются концентрации компонент смеси на твердой поверхности обтекаемого смесью газов тела, зависят от каталитических свойств этой поверхности. Если речь идет о реакции диссоциации, то поверхность тела может в той или другой степени способствовать рекомбинации атомов в молекулы. На абсолютно каталитической поверхности обычно концентрации атомов = 0 на абсолютно некаталитической стенке дс ду = 0. Практически приходится иметь дело с промежуточным случаем и вводить условие баланса потока атомов на стенку и абсорбции их на стенке со скоростью, пропорциональной некоторой степени концентрации атомов [c.698]

В действительности за головной уларной волной образуется область высоких температур (тысячи градусов), вызывающих изменеиия физико-химических свойств газа (воздуха). Здесь происходят процессы диссоциации и рекомбинации молекул, ионизация и химические реакции, В этих условиях могут быть существенны диффузионные процессы, а также перенос энергии излучение.м. Может происходить также абляция материала поверхности - его испарение и снос вниз по потоку, вызывающая изменение [c.306]

Следует также подчеркнуть, что в области, далекой от равновесия, уравнения, к которым удается свести задачу, как правило, оказываются нелинейными. Правда, с аналогичной ситуацией часто приходится иметь дело и при малых отклонениях от равновесия. Примером из гидродинамики являются нелинейные уравнения Навье - Стокса. Особенно часто с нелинейной ситуацией приходится иметь дело в химии, где кинетические уравнения, связывающие скорости реакций, как правило, нелинейны. Например, для реакции А2 2А кинетическое уравнение для числа молекул Ny 2 даже в простейщем предположении, что диссоциация и рекомбинация происходят только вследствие соударений, имеет вид [c.583]

Рассмотрим задачу о ламинарном пограничном слое при обтекании тел потоком диссоциирующего газа. Предположим, что газ состоит из молекул и атомов одного и того же химического элемента (например, Оа и О) и возможны только реакции диссоциации и рекомбинации. [c.576]

В работе [70] путем измерения неравновесного излучения из5пч алась диссоциация и рекомбинация азота в ударной трубе. Было найдено, что при Т — 6400° К константа скорости рекомбинации равна = 6,5 X X 10 см моль сек, если третьей частицей служит атом азота, и в 13 раз меньше, если роль третьей частицы играет молекула азота. [c.311]

В целях упрощения исследований можно использовать уравнение, описывающее простую бинарную реакцию лиссоднации и рекомбинации чистого диссоциирующего двухатомного газа, представляемую общей зависимостью (1.6 I), причем в зтой зависимости скорости диссоциации и рекомбинации не равны, следовательно, химическая реакция характеризуется некоторой разностью указанных скоростей. Равновесие достигается, когда скорость образования новых молекул в результате рекомбинации атомов будет равна скорости исчезновения молекул, диссоциирующих иа атомы. Таким образом, истинная скорость реакции диссоциации [c.186]

В общей физике Кои и Пейн [1967] использовали сочетание метода многих масштабов и метода сращивания асимптотических разложений для решения уравнения Фоккера—Планка, которое описывает реакцию самовозбуждающихся осцилляторов на случайные возбуждения. Браун [1967] разработал стохастическую теорию диссоциации и рекомбинации двухатомных молекул. Рамнат [1970а] получил приближение к модели Томаса —Ферми в атомной физике и рассмотрел класс нелинейных дифференциальных уравнений, возникающих в астрофизике [1971]. Мейер [1971] исследовал рэлеевское рассеяние лазерного луча на тяжелом релятивистском атоме с двумя уровнями энергии Нинхус [1970] изучал броуновское движение с вращательной степенью свободы. [c.253]

С повыиюпием скорости полёта темгг-ра газа за удар-н<н ВОЛНО и в пограничном слое возрастает, в результате чего происходит диссоциал,ия н ионизация молекул набегающего гаяа. Образующиеся ири этом ато.мы, ионы и злектроны диффундируют и более холодную область — к иовер. ности тела. Ta.vi происходит обратная хим. реакция — рекомбинация, идущая с выделением тепла. Это даёт дополнит, вклад в конвективный А, н. В случае диссоциации и ионизации удобно перейти от темп-р к энтальпиям [c.166]

Молекулы плазмообразующего газа при нагреве диссоциируют (распадаются на атомы), а атомы ионизируются (теряют электроны). Такой процесс (табл. 3.31) требует затрат энергии. При охлаждении такого газа наблюдается обратный процесс рекомбинации молекул с выделением энергии, равной энергии их диссоциации и ионизации атомов. Совокупность этих процессов принципиально отличает плазменный нафев от других видов нагрева. В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот, аммиак, водород и гелий. Двухатомарные газы (например, азот) обладают большей энтальпией, чем одноатомарные (например, аргон), при одинаковой температуре. [c.237]

Однако во многих случаях, когда вещества растворяются, происходят химические превращения, поэтому число молей вещества в растворе не обязательно должно быть таким же, как перед растворением. Заслуживающим внимания примером этого является раствор электролита в воде. Когда, например, хлористый натрий (Na l) растворяется в воде, то почти все молекулы его диссоциируют на ионы Na+ и С1 . Таким образом, число молекул в растворе почти вдвое больше числа молекул, которого следовало бы ожидать, если бы не произошла диссоциация. Некоторые электролиты, конечно, распадаются более чем на два иона. Для сильных электролитов диссоциация практически полная, даже когда раствор не очень разбавлен. С другой стороны, в случае слабых электролитов устанавливается химическое равновесие между их диссоциацией на ионы и рекомбинацией этих ионов. Поэтому в слабых электролитах, вообще говоря, нет полной диссоциации. [c.108]

Кроме того, молекулярная диссоциация, рекомбинация молекул и ионизация влияют на толщину ударной волны в гипер-звуковом потоке ) действительно, они в значительной мере влияют на движение жидкости в случае, когда при обычных атмосферных условиях число Маха М > 10. Так, воздух срдер-жит 1% N0 при 2000° К и 10% N0 при 3000° К. При температурах свыше 11 000° К становится ощутимой ионизация. [c.73]

Газовый разряд. В этом методе для диссоциации стабильных молекул используется энергия электрическбго разряда в потоке газообразного исходаого вещества. Обычно в качестве источника энергии для создания разряда применяют сверхвысокочастотные (микроволновые) генераторы. В области сверхвысокочастотного (СВЧ) разряда при низком давлении газа образуется плазма и все молекулы, за исключением наиболее стабильных, практически полностью диссоциируют на атомы. Частицы, исследование которых является целью эксперимента, образуются в результате рекомбинации атомов после выхода плазмы из области разряда до замораживания в криостате. [c.67]

Рассмотрим здесь ударные волны не очень большой амплитуды, в которых степень диссоциации, достигаемая за фронтом, невелика 01 < 1. В этом случае можно пренебречь диссоциацией молекул ударами атомов и оставить в уравнении кинетики (6.21) только члены, соответствующие диссоциации ударами молекул и рекомбинации атомов, в тройных столкновениях с участием молекул в качестве третьих частиц. При переходе в уравнении кинетики (6.21) от чисел атомов в см к степени диссоциации по формуле Ма. = 2аМа Мо — число исходных молекул в см ) следует дифференцировать по времени только степень диссоциации, но не плотность газа (т. е. так как в уравнении (6.21) нет члена, описывающего изменение плотности. (Если к уравнению (6.21) добавить такой член, то [c.386]

Впервые о существовании в парах щелочных металлов двухатомных молекул стало известно в 30-е годы [48, 49]. В настоящее время общепризнано, что пары щелочных металлов при давлениях, далеких от критических, являются частично димери-зованными, т. е. содержат не только атомы, но и многоатомные молекулы [50]. Состояние равновесия при заданных температуре и давлении характеризуется определенными концентрациями атомов и молекул. Эти концентрации определяются константой равновесия, соответствующей реакции диссоциации — рекомбинации. Доля каждой компоненты в паре определяется через параметр а, называемый степенью диссоциации. По определению, величина а является долей числа молекул, продиссоциировавших в данном равновесном состоянии пара с параметрами Р и Г. Таким образом, пары металлов следует рассматривать как химически реагирующую смесь атомарной и молекулярной компонент. В натриевых тепловых трубах по ходу парового потока возможно протекание реакции диссоциации — рекомбинации [c.65]

Рекомбинационное излучение. Излучение центров люминесценции мо> (ет происходить и за счет так называемого рекомбинационного свечения. Рекомбинационное свечение возникает как следствие воссоединения (рекомбинации) двух частей центра высвечивания (электрона и иона, а также двух частей диссоциированной молекулы), отделенных друг от друга при возбуждении. При рекомбинации этих двух частей выделяется энергия, равная энергии их разъединения (ионизации или диссоциации) эта энергия может быть ис Юльзована для возбуждения центра, в состав которого входит один из разъединенных остатков. [c.359]

Механизмы плазмохимических реакций зависят от состава плазмы, длины свободного пробега реагирующих частиц, давления плазмы, распределения молекул по электронным, колебат. и вращат. уровням энергии. Наиб. важные и часто встречающиеся плазмохим. процессы, при к-рых идёт хим. реакция, следующие ионизация, возбуждение электронных, колебат. и вращат. уровней, диссоциация, рекомбинация. В плазме атомарных газов часто образуются кластеры и кластерные ионы, напр. в плазме Аг происходят реакции [c.618]

Ионизация молекул с образованием электронов и ионов последую-щ,ая рекомбинация геминальных ионов, приводящая к возбуждению молекул и их диссоциации [c.305]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...