Метан энергия ионизации

В метане. Потенциал ионизации — это энергия, требуемая для удаления электрона нз молекулы. Он довольно высок для большинства органиче-ских молекул н составляет величину порядка 200 ккал/моль [27]. Для определения потенциалов ионизации [c.30]

Химическая ионизация. При химической ионизации (ХИ) вещество ионизируется при газофазной ион-молекулярной реакции. Для этого в источник ионов при относительно высоком давлении (0,01-2 мм рт.ст.) вводится газ-реагент (обычно метан, изобутан, аммиак или вода), из которого в результате ионизации под действием электронного удара генерируются ионы. Определяемые молекулы ионизируются непосредственно за счет ряда реакций с газом-реагентом, при которых во время столкновений на молекулы аналита переносится небольшая порция энергии с достаточно узким распределением. Это объясняет, почему ХИ часто называют мягким методом ионизации. Мягкая ионизация приводит к меньшей фрагментации и поэтому к большей интенсивности пиков молекулярных ионов по сравнению с ЭУ. Низкий [c.601]

Например, если в спектрометре присутствует метан, то потенциал появления для СНд представляет собой изменение энергии при реакции СН4- СНд - - Н +е, которое равно сумме энергий, необходимых для отрыва одного атома водорода от молекулы метана [ )(СНд — Н) и для ионизации метильного радикала. Эту последнюю энергию можно найти из отдельного опыта, при котором радикалы метила (полученные, например, по реакции пиролиза) могут проникнуть в источник ионов в масс-спектрометре. При интерпретации такого рода данных могут встретиться значительные трудности, но тем не менее этим методом были получены важные результаты, представляющие большой интерес. [c.374]

Как и следовало ожидать [1947], влияние изотопного замещения на полный ионный ток невелико, что подтверждается многочисленными измерениями этой величины. Потенциалы ионизации мало изменяются при введении изотопов-[1260], не было также обнаружено изменений в потенциалах ионизации этилена и ацетилена даже при полном замещении атомов водорода дейтерием. Для метанов наблюдалось заметное повышение потенциала ионизации при последовательном замещении водорода дейтерием. Разница между потенциалами D4 и СН4 составляла 0,18 эв [1165]. Это различие слишком значительно, чтобы его можно было объяснить разностью энергий в нулевой точке. Аналогичные результаты были получены при замещении водорода дейтерием в аммиаке. В этом случае разница между потенциалами ионизации ND3 и NH3 составляла 0,22 эв. [c.473]

Приведенные в табл. 13 данные следует рассматривать как весьма приближенные. Все же они показывают, что за время 10 сек значительная, а в некоторых случаях преобладающая часть ионов не успевает претерпеть мономолекулярный распад . Это относится, в частности, к ненасыщенным углеводородам и метану. Таким образом, значительная часть образовавшихся молекулярных ионов. может вступить во взаимодействие с молекулами и для этих веществ ионно-молекулярные реакции могут преобладать над процессами распада молекулярных ионов. Для более сложных парафиновых углеводородов скорость диссоциации молекулярных ионов может быть сравнима по величине со скоростью ионно-молекулярных реакций. Поэтому в этих случаях могут происходить реакции как осколочных, так и молекулярных ионов с молекулами. Осколочные ионы, образующиеся в результате процессов диссоциативной ионизации, во многих случаях также оказываются в состоянии возбуждения. На это указывают, в частности, масс-спектрометрические данные о зависимости процессов диссоциации осколочных ионов от энергии электронов. Эти исследования основываются на измерении интенсивностей линий так называемых дробных масс, характеризующих вторичные процессы диссоциации, происходящие при соударениях ионов с молекулами в анализаторе масс-спектрометра. [c.49]

Другой путь снижения взрывоопасности производства на основе ацетилена заключается в разбавлении ацетилена инертными газами (азотом, метаном и др.) или парами легколетучих растворителей. При этом имеет место так называемая флегматизация ацетилена [4] и опасность взрывного распада уменьшается. По-видимому, все вещества, используемые в качестве флегматизаторов, при температуре разложения ацетилена претерпевают различные изменения (диссоциация, ионизация), связанные с поглощением энергии. Флегматизирующий эффект практически не зависит от теплопроводности и. вероятно, связан с теплоемкостью и реакционной способностью разбавителя ацетилена. Действие разбавителя обусловливается снижением температуры пламени при разложении вещества. Естественно, что протекающее с разрывом связи разложение вещества более энергоемко, чем его нагрев до температуры пламени. Даже если в зоне пламени разрывается только часть связей в молекулах флегматизаторов, то и в этом случае затрата энергии на разрыв связей может превысить энергию, необходимую для нагрева разбавителей до температуры взрыва. [c.23]

При электродуговых процессах получения ацетилена газ нагревают до температуры в несколько тысяч градусов. В указанных условиях происходит интенсивная ионизация. Ацетилен получается в качестве одного из продуктов реакции. Несмотря на то что электрическая дуга нагревает исходный газ (метан) быстро, все же только небольшая часть ее энергии используется для реакции. Это влечет за собой повышенный расход электроэнергии на процесс. [c.13]

За исключением нашей планетной системы, по имеющ,имся оценкам, 99% Вселенной находится в состоянии плазмы. Земля также окружена слоем плазмы, известным под названием ионосферы. Другие виды естественной плазмы (такие, как полярные сияния или молнии) возникают в атмосфере на больших высотах над поверхностью Земли. Посредством электрических явлений четвертое агрегатное состояние материи, как известно, приводит (и могло привести в прошлом) к важным изменениям в структуре молекул газов — составных частей атмосферы. Наиболее важным типом плазмы для рассмотрения химической эволюции является ионосфера (холодная плазма) ввиду ее постоянства и значительности объема. В настоящее время она представляет собой пояс, который простирается в пределах 60—300 км над поверхностью Земли. Напрашивается вывод о том, что в условиях наличия больших поверхностей с отрицательной температурой произошла частичная конденсация паров воды и аммиака — явление, которое привело к значительному увеличению парциального давления соединений с малым удельным весом (метан). Уменьшение атмосферного давления открыло путь намного более интенсивному развитию процесса ионизации и, как следствие, расширило состояние плазмы в сторону непосредственной близости к Земле. Таким образом, можно показать, что энергия, освобождаемая плазмой, доминировала на поверхности Земли с пониженными температурами. Высокие парциальные давления компонентов атмосферы с малыми удельными весами могли обусловить в это же время определенную последовательность возникновения соединений, важных с биологической точки зрения (например, преимущественное возникновение структур липидного типа). [c.38]

Броун и Траверс [76] показали, что удаление водорода из угля идет довольно медленно, если уголь насыщен водородом при температуре 740°. Удаление газа требует около 48 часов, но как только вводится метан, становится возможным выделить водород частью вместе с метаном, а частью в свободном состоянии. Это явление Найроп объяснил с точки зрения своих взглядов на катализ, т. е. тем, что метан обладает более низкой энергией ионизации, чем водород. Метан ионизируется при 13,70 в, а водород при 15,37 в. [c.314]

Понятие электроотрицательности важно также в теоретической органической химии, где можно установить корреляцию между химической реакционной способностью и плотностью электронного заряда на отдельных атомаЗс. Энергия ионизации -электрона больше, чем р-электрона, так как -электрон находится под более сильным воздействием ядра. Это означает, что чем больше -характер гибридной (зр) орбитали, тем больше будет эффективная электроотрицательность атома, на котором образуется эта орбиталь. Таким образом, электроотрицательность атома углерода в ацетилене (5р-гибридизация) больше, чем в метане, где углерод использует гибридные р= -орбитали. Этим объясняются кислотные свойства ацетилена, например легкость, с которой один из его атомов водорода может быть замещен натрием. [c.131]

Вещества, потенциалы ионизации которых превышают энергию возбуждения аргона (11,7 эв), не ионизируются метастабильными атомами аргона, а лишь гасят их энергию возбуждения и вызывают сравнительно небольшое уменьшение ионизационного тока. Это обстоятельство можно использовать при определении следов газообразных органических примесей в этих веществах, к которым относятся важнейшие неорганические газы, например N2, О2, Нг, а также СОг.СО и метан. В таком случае при дозировании сравнительно большого объема пробы основные компоненты не мешают определению микропримесей, детектируемых с большой чувствительностью (рис. 39). [c.148]

Еще в 1839 г. Грове получил ток от кислородно-водородного элемента. Однако он не представлял себе возможности практиче,-. ского использования подобного источника тока. Попытку создания топливного элемента, пригодного для практики, впервые осущест-5 вил Павел Николаевич Яблочков. Им были разработаны в 1895 г." элементы с газовыми электродами. Теоретические вопросы, связан- ные с созданием топливных элементов, изучали многие крупные зарубежные ученые — Оствальд, Нернст, Грубе и другие и СССР — Фрумкин и ряд ученых его школы. Особенно большое внимание разработке топливных элементов стали уделять после второй мировой войны. Над этой проблемой работает ряд коллек-] тивов исследователей. Однако применение топливных элементов, пока еще очень ограничено. В настоящее время называют топливными элементами все элементы, в которых активные материалы не заключены в самом элементе, а подаются в него непрерывно. Системы из топливных элементов и относящихся к ним вспомогательных устройств, например для регулировки давления газов, называют электрохимическими генераторами энергии. В качестве окислителя на положительном электроде в топливных элементах чаще всего используют кислород. Существуют элементы с жидкими окислителями — азотной кислотой и др., но они не получили пока распространения. Работа кислородного электрода была рассмотрена ранее. На отрицательном электроде в качестве активных веществ (топлива) используют газообразные (водород), жидкие (метанол, гидразин и др.) и твердые вещества. Некоторые виды топлива (метан, уголь) электрохимически инертны, их ионизация протекает так медленно, что практически процесс не осуществим без принятия специальных мер. Для ускорения реакции используют два способа электроды изготавливают из веществ, каталитически ускоряющих процесс, и работа ит при повышенных температурах. [c.352]

Для снижения энергии возбуждения ионизируемых молекул применяют методы мягкой ионизации. Одним из важнейших методов низкоэнергетической ионизации является химическая ионизация [38]. ХИ обычно осуществляется путем ионно-молекулярной реакции между нейтральными молекулами анализируемьгх веществ и ионами газа-реагента (реактанта), в качестве которого используют водород, метан, пропан, изобутан, аммиак и другие газы (табл. 7.5). Ионы газа-реагента получают бомбардировкой молекул газа электронами с энергией 100-500 эВ при давлении в источнике ионов 10-10 Па. Образовавшиеся ио-ны-реагенты взаимодействуют с нейтральными молекулами этого же газа, что приводит к образованию ионов типа СН5ИС2Н5 из метана, С Н, —из изобутана, МН —из аммиака. Эти ионы затем вступают в реакции с молекулами анализируемых веществ (М), протонируют их или образуют с ними ионы-аддукты, например СН + М -> СН4 + + (М + Н) СНз (М + СНз) . Количество М, как примесь в газе-реагенте, должно быть малым и составлять не более 0,1%. В этом случае можно пренебречь их ионизацией бомбардирующими электронами и считать, что ионы исследуемого газа (и протонированные, и аддукты) образуются только за счет ХИ. Результаты, полученные методами ХИ, показывают, что квазимолеку-лярные ионы не обладают большой избыточной внутренней энергией. Поэтому осколочных ионов в спектре очень мало или они вообще отсутствуют. Это является заметным преимуществом, особенно при анализе биологически важных соединений, таких, как терпены, стероиды, сахара и т.п., которые образуют ионы (М+Н)". В зависимости от газа-реагента можно изменять картину масс-спектра и наблюдать тонкие различия [14, 38]. [c.847]

Основные факторы, влияющ,ие на соударения между метастабильными атомами и другими молекулами, указаны Ловело-ком [4]. Вероятность ионизации при таких соударениях приближается к единице, так что скорость ионизации для данного вида молекул определяется частотой соударений. Сигналы для большинства соединений определяются массой введенного пара и сравнительно мало зависят от вида вводимых молекул. Ионизация может происходить только в том случае, когда ионизационный потенциал сталкивающихся молекул близок или меньше энергии метастабильного состояния. Практически ионизационные потенциалы всех органических паров и большинства неорганических соединений меньше 11,7 эв, т. е. меньше энергии метастабильного атома аргона. Следовательно, число веществ, которые не регистрируются детектором, невелико к ним относятся Нг, N2, О2, СО2, СО, ( N)2, Н2О, а также фтороуглеводо-роды. Органические соединения метан, этан, ацетонитрил и пропионитрил, имеют ионизационные потенциалы, значительно превышающие 11,7 эв, но тем не менее они регистрируются детектором с чувствительностью, в 10—100 раз меньшей по сравнению с чувствительностью к другим соединениям. Небольшая чувствительность к ацетонитрилу делает это вещество очень удобным растворителем разбавленные растворы в ацетонитриле могут быть использованы в хроматографических колонках. [c.29]

Относительная распространенность ионов, которые образуются нри действии р-излучения трития на метан, подобна раснространонностн ионов, полученных в масс-сиектрометре [17]. Это обстоятельство подтверждает, что процесс ионизации метана вызывается электронами малой энергии пли [c.106]

Чаще всего в качестве газа-реагента используют метан или изобутан, с ионами которых молекулы образца взаимодействуют с переносом протона [21], а степень распада протонированной молекулы определяется количеством энергии, переданной ионами газа-реагента в процессе ионизации [22]. При химической ионизации бифункциональных соединений возможно образование протонированных димеров, что особенно отчетливо проявляется у моно- и дикарбоновых кислот, для которых процесс димеризации сопровождается выделением воды. Эти особенности поведения сложных органических молекул широко используются для установления структуры соединений по масс-спектрам [23]. [c.20]

Необходимо подчеркнуть также, что использование локализованных орбиталей tl, 2, 4 и может быть оправдано только для расчета полной энергии и полного электронного распределен ния и, следовательно, для предсказания таких свойств молекулы, которые зависят только от этих величин, например теплоты образования или дипольного момента. Их можно назвать колле/с-тивными свойствами в отличие от одноэлектронных свойств, ко торые зависят только от орбиталей, занятых отдельными электронами. При расчете одноэлектронных свойств (например, поглощения света при электронном возбуждении или потенциалов ионизации) необходимо использовать истинные МО. Таким образом, представление о метане как о молекуле с локализованными связями оказывается совершенно искусственным в следующем разделе будет показано, что это относится ко всем тра- [c.182]

В действительности, многочисленные фотохимические исследования многоатомных молекул показали, что, как правило, поглощение света приводит к эффективной диссоциации молекул. Квантовые выходы фотодиссоциации большого числа исследованных молекул (альдегиды, кетоны, органические кислоты, азосоединения, дпазосоединения, соли диазония, органические азиды, алкилиитросоединения, нитросоединения, серосодержащие органические соединения, органические галогениды и гипохлориты, олефины и ацетиленовые углеводороды и т. д.) достигают величин 0,5—1 [94]. Исключение составляют только молекулы бензола, ароматических углеводородов и аминов, дезактивация возбужденных электронных состояний которых происходит путем люминесценции, интеркомбинационной конверсии и изомеризации. Фотолиз насыщенных и ненасыщенных углеводородов исследован хуже. Тем не менее в тех случаях, когда квантовый выход диссоциации измерен, он достигает таких же значений (метан — Фнг(1240 А) =0,4, и-бутан — суммарный квантовый выход фотодиссоциации ф2--1Ь В спектрах поглощения всех этих веществ наблюдаются интенсивные полосы поглощения (силы осцилляторов />0,1, что соответствует радиационным вероятностям переходов Л>10 сек ) при энергиях квантов ниже потенциалов ионизации, однако люминесценция крайне слаба. При энер-гнях квантов выше потенциала ионизации также не все переходы приводят к ионизации молекул [95—97]. [c.38]

Метан и другие насыщенные углеводороды. 11ри возбуждении электронным ударом и вакуумным ультрафиолетовым излучением метана и других насыщенных углеводородов наблюдаются интенсивные переходы на элек-тронно-колебательные возбужденные уровни, часть которых лежит ниже потенциала ионизации, а часть являются автоионизационными [152—157]. Спектры полных потерь энергии электронов и потерь на ионизацию показывают, что к ионизации молекул приводит лишь часть переходов в автоионизационные состояния. Высвечивание возбужденных состояний неэффективно (квантовый выход менее 10 ) [152], несмотря на то, что вероятности оптических переходов в поглощении превышают 10 сек . Фосфоресценция молекул связана с излучением возбужденных продуктов диссоциации [156]. Поскольку эти измерения проводились при малых давлениях (р < 10 мм рт. ст.), тушение возбужденных уровней при соударениях с другими молекулами маловероятно. Единственное объяснение отсутствия излучения ия возбуя денных состояний молекул состоит в том, что все они либо нестабильны, либо стабильны, но вероятности предиссоциации из них велики по срав нению с вероятностями радиационных переходов Г к ) 10 -Л (к/). В спектрах поглощения света и спектрах потерь энергии электронов не удается разрешить ни вращательной, ни колебательной структуры (исключение составляет этан, у которого наблюдалась колебательная структура в спектре) [152]. В работе [153] было высказано предположение, что возбужденные состояния являются нестабильными, и оценена вероятность распада из нижнего триплетного состояния — З-Ю " сек . Поскольку это значение является, по-видимому, завышенным, отсутствие структуры в спектрах может быть связано только с большой плотностью состояний [154]. [c.144]

Достаточно высокие потенциалы ионизации некоторых неорганических и органических соединений (табл. П.4), превышающие энергии УФ-облучения выбранных типов ламп, исключают возможность обнаружения соответствующих молекул (так, 80г и метан не регистрируются даже с применением наиболее высо-коэнергетичной лампы Ни = 11,7 эВ). Однако отмеченные примеры носят единичный характер, и подавляющее большинство веществ (особенно органических) детектируется с весьма высокой чувствительностью (на уровне пикограммовых количеств), причем селективность их обнаружения возрастает по мере снижения энергии лампы. В этой связи отметим, что ФИД с наиболее широко распространенной лампой /гг/ = 10,2 эВ не дает отклика на такие часто встречающиеся органические растворители, как метанол, хлороформ, четыреххлористый углерод, ацетонитрил. Это обстоятельство освобождает аналитика от [c.107]