Вода, диссоциация под действием излучений высокой энергии

В жидкой воде принимается в основном тот же механизм рассеяния энергии, как и в парах. Главными причинами различия в действии излучения в жидкости и парах являются а) повышенная плотность ионизации, б) повышенная энергия и вероятность гидратации ионов, б) повышенная вероятность дезактивации возб окденных частиц, г) непосредственная рекомбинация (по механизму Франка и Рабиновича) части пар радикалов Н+ОН, образовавшихся при диссоциации одной и той же молекулы воды. Из обсуждения данных по кинетике радиолиза чистой воды и косвенному действию на растворенные вещества с этой точки зрения делается вывод, что при высоких концентрациях растворенного вещества ионный выход должен быть независимым как от концентрации, так и от дифференциальной дозы. При низких концентрациях, в условиях, когда только часть образующихся радикалов реагирует с растворенным веществом, Нз и НдО должны появляться среди первичных продуктов реакции и ионный выход должен зависеть как от концентрации, так и от дифференциальной дозы. Независимость ионного выхода от концентрации растворенного вещества должна сохраняться до тем меньших концентраций, чем ниже плотность ионизации, а, следовательно, чем легче ионизирующая частица. [c.136]

Объяснение механизма превращений красителя в условиях воздействия излучений тесно связано с познанием механизма радиолиза воды и изучением свойств образующихся при этом химически активных продуктов. Согласно общепринятой в настоящее время схеме, первичный акт действия излучения на воду сводится к акту ионизации молекул воды и образованию свободных гидроксилов и атомов водорода. По данным физических онре-делеиий, проведенных в газовой фазе и, повидимому, применимых в какой-то мере также и к конденспровапной фазе, иа акт ионизации воды затрачивается около половины всей поглощенной энергии. Другая ноловина ее расходуется на возбуждение молекулы воды. Образующиеся возбужденные молекулы воды также способны диссоциировать на П-атомы и свободные гидроксилы, причем этот процесс был бы более выгодным в смысле затраты энергии, так как на диссоциацию молекулы воды требуется только немного более 5 эв [8]. Однако, вследствие близкого расположения атомов Н и радикалов ОН, образуемых при диссоциации молекулы возбужденной воды, эти продукты практически полностью рекомбинируют. Их использование для проведения вторичных химических процессов с участием растворенных веществ оказывается возможным только для некоторых реакций, в особо благоприятных условиях. Как было показано нами [7], к такому типу радиационно-химических реакций относится реакция окисления двухвалентного железа в атмосфере кислорода в растворах с высоким содержанием серной кислоты. Предполагая, что все разложение воды обусловлено ионизацией, получено значение выхода атомов И и радикалов ОН, близкое 3,6/100 эв поглощенной энергии. Это значение выхода является, очевидно, максимальным и достигается лишь при условии наличия в растворе достаточно высокой концентрации веществ, легко связывающих образующиеся Н-атомы или радикалы ОН и ингибирующих протекание рекомбинационных реакций типа [c.86]

При рассмотрении процессов в жидкости следует принимать во внимание следующие явления. Всякий подвод энергии, вызывающий электронное возбуждение или ионизацию молекул, контролируется принципом Франка—Кондона, запрещающим превращение значительной части аккумулированной молекулой энергии в энергию внутримолекулярных колебаний (перемещения ядер). Время, необходимое для возбуждения или соответственно ионизации молекул, составляет около 10 сек, что примерно в 100 раз меньше периода внутримолекулярных колебаний (около 10 сек). Это относится как к жидкой, так и к газовой фазе. Но в жидкой фазе каждая молекула в результате действия сил Вян-дер-Ваальса тесно связана со своими непосредственными соседями, что препятствует диссоциации (так называемый клеточный эффект), вследствие чего происходит вынужденный переход избыточной энергии в упругие , т. е. внутримолекулярные колебания. В полярных жидкостях (как, например, в воде с ее высоким дипольным моментом 1,87-10 э. с. е-см) этот эффект должен еще усиливаться в результате образования агломераций электрического происхол<дения. Вследствие этого при исследовании передачи энергии излучения в жидкости надо исходить из рассмотрения не отдельных свободных молекул, а агломераций многих элементарных частиц, число которых определяется составом и некоторыми другими обстоятельствами. [c.197]

Прямая фотохимическая реакция разложения воды с образованием двух атомов водорода и одного атома кислорода требует очень высоких затрат энергии (220 ккал) и может протекать лишь под действием жесткого ультрафиолетового облучения (- 130 нм). Однако если продуктами реакции являются газообразные молекулы водорода и кислорода, то для разложения воды необходимо затратить только 58 ккал, что соответствует длине волны 500 нм. а величина близка к значению энергетического максимума световых волн солнечного излучения, падающего на землю. Вода, однако, прозрачна в видимой области спектра (340 - 800 нм) и не поглощает солнечной жергии. Предполагалось, что фотокатализаторы, имеющие интенсивное поглощение в области 500 нм, смогут вызывать диссоциацию воды на Hg и Og. Однако водород и кислород в момент выделения очень реакционнсспособны, в особенности если оба они образуются одновременно в одном и том же месте. Поэтому даже в том случае, когда фотокатализатор поглощает вполне достаточное количество энергии, не было замечено образования Hg и О2 в гомогенном растворе. [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология