Кинетика процессов химии высоких энергий

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Рассмотренные нами особенности реакций химии высоких энергий являются характерными чертами любых неравновесных химических процессов. Так как химические реакции, рассматриваемые в химии высоких энергий, являются, как правило, неравновесными, а во многих и важнейших случаях сильно неравновесными, то для их анализа термодинамические подходы дают недостаточную информацию или просто неприменимы. Основную роль при описании таких процессов играет неравновесная химическая кинетика. [c.12]

Рассмотрены теоретические основы поглощения веществом нетепловой энергии, ее пространственное распределение, первичные химические формы, энергетика, термодинамика и кинетика химических процессов, возникающих при поглощении энергии. Дано представление о трех основных разделах химии высоких энергий фотохимии, радиационной химии и плазмохимии. Обсуждены основы технологии химии высоких энергий методы подведения энергии, способы определения поглощенной энергии, аппараты и основные процессы. [c.2]

В области атомной энергии также имеется соответствующая отрасль химической кинетики, посвященная взаимодействию между веществом и излучением очень высокой энергии. В работах, посвященных изучению атомной энергии, эта отрасль химической кинетики получила название радиационной химии. Возникновение излучений указанного типа обычно связано с внутриядерными превращениями, которые происходят при процессах естественной и искусственной радиоактивности и деления ядер. Общепринятое в настоящее время расширенное понимание термина излучение охватывает не только а- и -частицы и (-лучи (наблюдаемые при радиоактивных превращениях), нейтроны и продукты деления ядер, но также быстрые протоны, дейтоны, электроны и рентгеновские лучи, получаемые различными экспериментальными методами. [c.56]

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ХИМИИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ [c.111]

В этом направлении можно видеть множество интереснейших проблем, решение которых позволит достроить химическую кинетику как единое учение о химическом процессе. Но уже и сегодня можно говорить об этом направлении как о стратегически важном в практическом отношении. Причем интересно и в высшей степени важно то, что химия высоких энергий оказывается способной резко снижать затраты энергии на единицу продукции. [c.234]

В классической химической кинетике справедливо считается, что реакции имеют пороговый характер, и существует только один энергетический порог, с которого она начинается, а количество частиц с надпороговой энергией, как правило, мало. В реакциях химии высоких энергий участвуют частицы, находящиеся в разных квантовых состояниях, в том числе и с надпороговой энергией. Роль таких частиц в механизме химического процесса может быть существенной. [c.12]

Исследование радиационной химии ароматических углеводородов совпадает, с одной стороны, с появлением чувствительных и богатых информацией аналитических методов, например газовой хроматографии, масс-спектрометрии, ЭПР и кинетической спектроскопии, и, с другой — с лучшим пониманием механизмов гемолитических реакций и реакций передачи энергии. Возможности анализировать продукты реакции с достаточной точностью, даже если реакция прошла на незначительную глубину, и сравнивать результаты с данными, относящимися к реакциям с изученной кинетикой, характеризуют прогресс в этой области за последние годы. Действие излучения высокой энергии вызывает, однако, большое разнообразие физических и химических процессов, пока еще трудно объяснимых. Поэтому необходимо периодически повторять обзоры большого числа экспериментальных результатов. [c.68]

Диссоциация молекул —один из основных процессов в химии, поэтому исследование кинетики реакций распада представляет значительный теоретический и практический интерес. Простой способ получения информации о реакциях диссоциации заключается в нагревании газа до достаточно высокой температуры и последующем наблюдении за его термическим распадом. Однако в случае богатых смесей бимолекулярные реакции вполне могут внести вклад в суммарную скорость процесса их воздействие должно быть точно установлено, чтобы можно было выделить непосредственно мономолекулярный канал диссоциации. Скорость первичной стадии диссоциации определяется элементарными физическими процессами, включающими как обмен энергией между частицами, так и внутримолекулярное перераспределение энергии. Реакции диссоциации и изомеризации, фотолитические реакции, диссоциация ионов (например, в масс-спектрометре) и эксперименты по химической активации являются тесно связанными процессами. [c.13]

Элементарные процессы химии высоких энергий, ота. ред. В. Л. Тальрозе, М., 1965. В. И. Голъданский. химия ТВЕРДОГО ТЕЛА, изучает хим. св-ва и строение твердых тел, реакции в твердых телах, пути получения и практич. использования разл. типов твердых тел. Развитие X. т. т. началось с исследования хим. связи и структуры кристаллов. После обнаружения дефектов в кристаллах и определения их роли в хим. р-циях, диффузии и др. процессах возник новый раздел X. т. т.— химия несовершенных кристаллов, рассматривающая структуру дефектов, их взаимод. друг с другом и с кристаллич. решеткой, участие в хим. и физ.-хим. превращениях. Важный раздел X. т. т.— термодинамика твердого состояния в-ва, включающая учение о фазовых превращ. и гетерогенных равновесиях. X. т. т. изучает также кинетику хим. р-ций в твердых телах, кристаллизацию, диффузию, топохимические реакции. Физ. методы инициирования р-ций в твердых телах привели к тесному переплетению X. т. т. с радиационной химией, фотохимией, механохимией, разл. разделами физики твердого тела, физико-хим. механикой, материаловедением и др. [c.653]

ХИМИЯ высоких ЭНЕРГИЙ, изучает кинетику и механизм р-ций, к-рые характеризуются существенно неравновесными концентрациями быстрых, возбужденных или ионизиров. частиц, обладающих избыточной энергией по сравнению с энергией их теплового движения, а часто и с энергией хим. связей. Термин введен в СССР в нач. 60-х гг. 20 в. Осн. разделы X. в. э. радиационная химия, фотохимия, плазмохимия, лазерная химия, а также изучение хим. р-цнй в пучках быстрых атомов, ионов или молекул, ряд проблем механохимии и ядерной химии. Хотя р-ции, изучаемые в разл. разделах Х.в. э., инициируются или ускоряются под действием разл. факторов, их объединяет общность элементарных хим. процессов с участием электроиов, ионов, радикалов, ион-радикалов, электронно-возбужденных и быстрых атомов и молекул. Реализуются новые механизмы р-ций, мало вероятные в равновесных сист. нри обычных т-рах. Др. характерная черта X. в. э.— общность методов исследования в разных ее направлениях. Широко распространены оптич. методы, масс-спектрометрия, радиоспектроскопия, а также эксперим. методы квантовой электроники, атомной и ядерной физики. [c.653]

Кроме глав I и II, посвяш енных общим вопросам кинетики и механизма химических реакций, главы VI (Реакции комбинации и тримолеку-лярные реакции), глав VIII и IX (Фотохимические реакции и реакции в электрическом разряде), глав XI и XII (Цепные реакции и Процессы горения), подвергшихся существенной переработке и в значительной их части написанных заново, вновь была написана одним из авторов (Е. Е. Никитиным) глава III, посвященная теории элементарных процессов, и теоретические разделы в главе IV (Обмен энергии при молекулярных столкновениях), в главе V (Мономолекулярные реакции) и в главе VII (Бимолекулярные реакции). Кроме того, в монографию включена глава, посвященная радиационно-химическим реакциям (глава X), написанная крупнейшим специалистом в области химии высоких энергий В. Л. Таль-розе, которому принадлежит также 46 монографии (Радиационно-хи-мическое инициирование цепных реакций). [c.6]

Химия высоких энергий, в частности радиационная химия, ожидает от исследований элементарных процессов (ыасс-сиект-рометрии) прежде всего данные о выходах начальных продуктов каждого процесса, их состояниях и кинетике молекулярных превращений. В радиационной химии в качестве распределения начальных продуктов часто используются непосредственно экспериментальные масс-спектры электронного удара. При этом подразумевается, что распад молекулярных ионов происходит мгновенно , т. е. за время, по порядку величины не превышающее времени между столкновениями одной молекулы (10 ° сек. в газе при нормальных условиях). [c.9]

Попытки кинетического обобщения термодинамики делались с начала XX в. Начиная с работ Онсагера (1931), можно уже говорить о систематическом построении новой термодинамики необратимых процессов, развиваемой в дальнейшем главным образом бельгийской школой И. Пригожина. Основными постулатами этой теории, применимой лишь к небольшим отклонениям от равновесия, являются 1) утверя дение о линейной зависимости обобщенных термодинамических потоков от обобщенных потенциалов 2) соотношение Онсагера, вырая ающее равенство перекрестных коэффициентов этой зависимости 3) теорема Пригоя ина о минимальности производства энтропии. Значение этой теории состоит не столько в расширении области исследования по сравнению с классической термодинамикой, сколько в попытке в общем виде построить аппарат феноменологической термодинамики так, чтобы в него с самого начала время входило равноправно с прочими переменными. Однако в химической кинетике (особенно в области химии высоких энергий) имеют место большие отклонения от равновесия, что лишает возмояшости непосредственно использовать указанную термодинамическую теорию необратимых процессов [8]. [c.35]

Одно ИЗ основных отличий механизмов и кинетики химических реакций в низкотемпературной плазме от механизмов и кинетики реакций в обычных химических системах состоит в наличии заряженных и возбужденных частиц, что связано с более высоким уровнем температур и способами получения плазмы (см. стр. 6—26) [1]. Эти особенности присущи не только нлазмохи-мическим системам. Они проявляются и в других областях химии высоких энергий — радиолизе, фотолизе, лазерной фотохимии, ударных волнах, а также существенны при анализе процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы, и т. д. Скорости реакций с участием возбужденных частиц, ионов и радикалов, как правило, значительно превышают скорости образования этих частиц [2]. Поэтому суммарная скорость химических превращений будет определяться в основном скоростями образования и гибели таких частиц, т. е. скоростями возбуждения, диссоциации, ионизации и рекомбинации. [c.113]

Квазиравновесные плазмохнмнческве процессы проводят, как правило, в ограниченных потоках плазмы (реже в своб. струях плазмы). Потоки плазмы и сырья вводят в реактор, как правило, раздельно и производят их смешение обычно в условиях интенсивной турбулентности. Прн т-рах 3000-5000 К скорости плазмохим. р-ций возрастают в такой степени, что их характерные времена т, становятся меньше характерных времен т тепло- и массопереноса. Вследствие этого кинетика плазмохим. процесса на стадии турбулентного смешения практически полностью определяется кинетикой турбулентного смешения сырья с плазмой. Доля превратившегося во время смешения сырья зависит от энергии активации проводимой р-ции, возрастает с повышением т-ры плазмы и при достаточно высоких т-рах может достигать единицы. Т. обр., стадия турбулентного смешения может оказать определяющее влияние на осн. показатели плазмохим. процесса-степень и селективность превращения. Совр. теория турбулентного смешения не позволяет пока предсказать характер и степень этого влияния, поэтому возрастает роль эмпирич. и полуэмпирич. подходов. Так, для нахождения времени смещения реагента с плазмой на мол. уровне используют методы быстрой хим. р-ции и быстрого физ. процесса , характерные времена к-рых мно- [c.554]

При и=0 эта формула дает <со5а> = 0. Это вполне ожидаемый результат, так как средняя величина косинуса по всем случайным значениям угла равна нулю. Умеренно большое значение барьера Аи кТ =20) при периодической зависимости потенциальной энергии от ух ла поворота т. е. при 11 = (Д 7/2)(1 - созЗа) дает среднюю величину косинуса угла, равную 0,164. Эго увеличивает размер молекулы всего лишь в 1,65 раза по сравнению с размером свободно-сочлененной молекулы. Однако объем кл> бка больше уже в 4,52 раза по сравнению с объемом свободно-сочлененной молекулы. В коллоидной химии и химической кинетике обычно не представляют интереса значения потенциальных барьеров (энергий активации процесса), большие нескольких десятков кТ. В этом смысле полимерные молекулы обладают уникальными свойствами их размер очень сильно изменяется при увеличении безразмерной величины потенциального барьера до величин, исчисляемых сотнями и тысячами. Например, при А1Л кТ = 200 <С05а> = 0,664 и только при АХЛкТ порядка тысяч достигает предельной, близкой к единице, величины. Это означает наличие высокой чувствительности полимеров к изменению потенциального барьера или, что то же самое, к изменению температуры в такой области тем- [c.729]

В хим. пром-сти наиб, распространены след, типы насосов центробежные, в т. ч. герметич. и погружные,— для работы с агрессивными, токсичными, взрыво- и пожароопасными средами поршневые и плунжерные с небольщой производительностью и высоким напором — для работы с пенящимися и др. жидкостями. В. Д. Продан. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ электрохимическое (электрохимическая поляризащ1я), разность между значениями электродных потенциалов при равновесии и при пропускании через электрод внеш. электрич. тока в условиях одинакового состава приэлектродного слоя (в обоих случаях — за вычетом омич, потерь напряж ния, вызванных уд. электрич. сопротивлением электролита). П.— один из видов поляризации электродной, к-рая обусловлена конечной скоростью процессов, протекающих непосредственно на границе электрод) р-р (перенос электрона через эту границу, гетерогенная хим. р-ция, образование новой фазы, поверхностная диффузия и т. д.), и не зависит от скорости объемных процессов (напр., диффузии или гомогенной хим. р-ции). Величина П. зависит от электродного процесса, плотности тока (см. Электрохимическая кинетика), материала электрода, состава р-ра. Возникновение П. обусловливает дополнит, расход энергии при электролизе. [c.431]

С самого начала своей исследовательской деятельности А. Н. Бах сосредоточил все свое внимание на узловых проблемах динамической биохимии, на химизме тех основных жизненных процессов, суммарное установление которых XIX век получил в наследство от XVIII в. Химизм ассимиляции и дыхания — вот те вопросы, которые сразу же привлекли к себе творческую энергию Алексея Николаевича. Таким образом, он полностью воспринял те великие традиции динамического изучения живой природы, которые были завещаны XVIII в., но воспринял их уже на новом, более высоком уровне знания. С одной стороны, данные органической химии, а с другой — учение о катализе, химической кинетике, сопряженных реакциях и т. д. позволили ему более глубоко разобраться в явлениях, происходящих в организмах и служащих основой жизненного процесса. [c.660]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология