Реакции передачи электрона в плазме

Условно плазмохимические реакции можно разделить на неравновесные и квазиравновесные. Примером первых являются реакции в газоразрядной плазме низкого давления. Они характеризуются сильным отклонением системы от равновесия. При малом давлении эффективность передачи энергии от электронов к тяжелым частицам низка, но так как энергию от внешнего электрического поля получают практически только самые легкие заряженные частицы — электроны, их средняя энергия оказывается намного выше средней энергии тяжелых частиц. Эффективная температура электронного газа достигает десятков тысяч градусов, в то время как температура газа тяжелых частиц может быть близка к комнатной. Следствием отрыва электронной температуры от температуры газа тяжелых частиц является определяющая роль электронных соударений в образовании химически активных частиц и последующем протекании химических реакций. [c.358]

Специфичность химического действия электрических разрядов в первую очередь объясняется тем, что энергия, подводимая к разряду, в первой стадии своего превращения концентрируется в электронном газе. При этом в связи с большим различием масс электронов и молекул передача энергии от электронов к молекулам путем упругих столкновений происходит медленно. Поэтому средняя энергия электронов может оказаться значительно больше средней энергии нейтральных молекул и тяжелых ионов. Это различие средних энергий иногда характеризуют, приписывая электронному и молекулярному газам неодинаковые температуры, что справедливо при условии применимости к электронному газу закона распределения Максвелла—Больцмана. Когда электронная температура существенно выше молекулярной, говорят о неизотермической плазме разряда, в которой существуют условия образования сверхравновесных концентраций продуктов реакций. Примером этого может служить образование окиси азота в концентрациях до И об.% ( 4), что примерно вдвое превосходит максимально возможные термодинамически равновесные концентрации . [c.322]

Два рассмотренных выше примера синтезов фторидов проводились в термической плазме, характеризовавшейся высоким давлением и высокими энтальпиями, в которой реализовались условия локального химического равновесия. Термическая плазма представляет только одно из нескольких состояний, которые могут быть получены в электрических разрядах. Множество исследований других химических синтезов проводились в маломощных тлеющих разрядах низкого давления и маломощных дугах, в которых не устанавливалось равновесного химического состава. Для таких условий важную роль играет процесс передачи кинетической энергии электронов на внутренние степени свободы индивидуальной молекулы. Электроны, ускоренные приложенным электрическим полем, могут обладать кинетической энергией, достаточной для генерации при соударениях с молекулами возбужденных или ионизированных состояний этих молекул. Электроны, сталкивающиеся с молекулами, могут также вызвать диссоциацию их с образованием как нейтральных, так и ионизированных осколков. Реакция же протекает в результате взаимодействия этих неустойчивых соединений с соседними невозбужденными молекулами или другими возбужденными частицами. Физические условия, существующие в различных типах газовых разрядов, рассмотрены в гл. I. Механизмы возбуждения молекул электронным ударом подробно описаны Кондратьевым [62]. [c.212]

Электроны, получающие энергию от электрического поля, передают ее при столкновениях молекулам и ионам. Основная доля энергии в молекулярной неравновесной слабоионизованной плазме передается на возбуждение колебательных и электронных уровней. Тушение электронных уровней приводит к передаче энергии на колебательные уровни и на поступательное движение. За счет столкновений колебательно-возбужденных молекул с невозбужденными энергия затем передается на поступательные степени свободы в результате колебательно-поступательных переходов (Гг d) или нерезонансного обмена квантами [323, 324] Например, в тлеющем разряде на поступательное движение молекул передается от половины (в азоте) до 90% (в водороде) всей энергии электрического поля, что следует из сравнения рассчитанных и измеренных температур газа (см. рис. 2.4—2.7). Остальная часть уносится излучением (особенно для дипольных молекул), передается стенкам в результате гетерогенных процессов (дезактивации, химических реакций) либо расходуется на химические реакции, продукты которых уносятся потоком. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология