2.3.5 Электр разрядындағы реакциялар

Озон алу. О₂молекуласын тыныш разряд арқылы өткізгенде озон алынады. Озон шығымы 1,7-1,910^-4моль/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^-)2О: ; О: + О₂О₃.

Аммиак синтезі. Шоқтанушы разрядтағы NH₃шығымы 1,5-1510^-5моль/кДж (1-10 г/кВт-сағ). NH₃түзілуге қажет электрондардың минималды энергиясы 17 эВ-қа тең. Сызбанұсқасы:

N₂N₂⁺; N₂⁺+ H₂N₂H⁺+ H;

N₂H⁺+ H₂N₂H₂+ H⁺; N₂H₂NH₃.

Метаннан ацетилен алу.Доғалық разрядта метаннан С₂Н₂шығымы (ток бойынша) 1,310^-3моль/кДж (120 г/кВт-сағ). Сызбанұсқасы:

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 бөлшектердің (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 соқтығысып, 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 түзілетін.

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 температуралы аралық кеңейеді; төмен температурада физикалық әдістремен зерттегуе 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.

Газды фазадағы элементарлы реакцияның химиялық кинетикасы.

Күрделі химиялық реакция – реакцияға түсуге қабілетті аралық бөлшек – радикал қатысында жүретін элементарлы сатылардың тұтастығы. Радикалды, тізбекті, тармақталмаған және тармақталған реакциялардың жалпы кинетикалық заңдылықтары анықталынды. Критикалық құбылыс теориясының кішкентай ғана параметрі баяу өтіп жатқан реакцияны жарылысқа әкеліп соғуы мүмкін.

Күрделі химиялық реакцияны зерттегенде тұрақты бөлшектердің концентрация өзгерісінің кинетикасымен ғана шектелмей, жетекші тізбек радикалдың кинетикасында қарастыру керек. Осының салдарынан элементарлы реакцияның дамуын зерттей бастады.

Алдымен атом мен радикалдың элементарлы реакциясы зерттелінді. Кейіннен әртүрлі энергия формалары (басталатын, айналатын, тербелетін) белсенді кедергіге эквивалентті болмай шықты. Сол себептен кинетикалық анализ үшін атом, ион және радикалдардың реакциясына энергетикалық тепе – теңсіз процестер жеткіліксіз. Реагенттер мен өнімдер кванттық жағдайда қатысатын микрокопиялық саты тұрғысындағы білім қажет. Бұл тұрғыдан газ фазадағы химиялық кинетиканы кванттық дәрежеден қарау қажет, сол кезде элементарлы реакцияны әртүрлі микроскопты сатылардан тұратын күрделі реакция тұрғысынан қарастыруға болады.