химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

можно схематически изобразить следующим образом;

Hg -^-> Hg* H2 + Hg* —> H + H + Hg

Данный процесс вполне правдоподобен, поскольку энергия дис* социации молекул водорода равна 4,4 эв, а первый уровень воз* суждения ртути соответствует энергии 4,9 эв.

При исследовании синтеза аммиака в тихом электрическом разряде было обнаружено, что процесс ускоряется в присутствии паров ртути. Оказалось, что это объясняется сенсибилизированной диссоциацией водорода в присутствии ртути по рассмотренному выше механизму, а также реакцией

Nj + H2 —? H + H-f N2

Образование в результате этой реакции большого количества атомов водорода ускоряет процесс синтеза аммиака, так как в промежуточных стадиях синтеза участвуют атомы водорода.

§ 3. Диссоциация молекул под действием электронного или ионного удара

Обмен кинетическими энергиями при упругом ударе

Количество энергии, которыми обмениваются частицы, могут быть легко рассчитаны на основании закона сохранения количества движения и энергии. В результате столкновения может происходить ионизация атомов и молекул, а также диссоциация молекул на атомы.

Рассмотрим сначала обмен кинетическими энергиями упругих частиц при центральном ударе. Пусть mi — масса первой частицы, t>i — скорость ее до удара, щ — скорость после удара; т2— масса второй частицы, v2— скорость ее до удара, и% — после удар. Согласно закону сохранения энергии сумма кинетических энергий частиц до удара равна сумме кинетических энергий частиц после удара, т. е.

m{v\ + m2v\ = тхи\ -f- т2и\ (II, 22)

Согласно закону сохранения количества движения суммы количеств движения до и после удара также должны быть равны, следовательно

nii^i + m2v2 = + т2и2 (II, 23)

Доля а энергии первой частицы, которая передается второй частице при ударе, равна

m2u\-m2v\ т^\~т{и\ (иЛ*

а = Т = ь~.— = 1- — (11,24)

mxv\ mxv\ \vi J

Величину а можно выразить через исходные скорости частиц следующим образом. Равенства (11,22) и (11,23) можно переписать так:

m{{v\-u\)^m2{u\~v22) (J[ ^

тх [vx — к,) = т2 [и2 — v2)

Разделив верхнее уравнение на нижнее, получим

v\ + «i = v2 -f «2 (Н, 26)

Умножив выражение (11,26) на т2 и вычтя полученное выражение из уравнения (11,23), наедем:

m1vl + m2v2 — m2v{ — m2u{ = miut — m2u2 (IJ, 27)

откуда

= 2m2v2 + (mt - m2) vx

mi + m2 \ » /

Подставив выражение (11,28) в уравнение (11,24), будем иметь

"8 Т

а= 1

(mi — m2) + 2m2 —(Н.29)

mj + m2

Если предположить, что- скорость второй частицы v% =*= 0, то

а= (m, + m> <"'30>

Если mt — m2, то а = 1, т. е. вся энергия первой частицы будет передана второй. Если т, <С Ш, то, пренебрегая значением mi в знаменателе выражения (11,30), получим

«--^ WW)

ma

Допустим, что первая частица — электрон, а вторая — молекула водорода. Так как масса атома водорода в 1849 раз больше массы электрона

а = 4 2ТЩ9-"0'001

т. е. количество переданной энергии при этом будет очень мало. Электрон после удара переменит направление движения, почти полностью сохранив прежнюю скорость.

Так как масса электрона очень мала, он не может при соударении с молекулой передать ей свою кинетическую энергию и повысить ее вращательную или колебательную энергию. Для перехода кинетической энергии поступательного движения электрона в колебательную энергию молекулы наиболее выгоден удар вдоль оси молекулы. Но вследствие невыгодного соотношения масс даже при.таком ударе молекуле может быть передана, как уже было показано выше, лишь небольшая доля кинетической энергии электрона. Несмотря на это, при некоторых обстоятельствах переход кинетической энергии поступательного движения электрона в колебательную энергию молекулы, с которой он сталкивается, оказывается возможным. Электрон своим электрическим полем может так изменить внутреннее поле молекулы, что произойдет изменение ее колебательного состояния. Опыт показал, что электроны, обладающие энергией 5 эв, возбуждают колебательные кванты молекул азота и окиси углерода, причем вращательное движение молекул .не изменяется. Если считать, что возбуждаются лишь первые колебательные кванты, то расчет показывает, что вероятность возбуждения азота равна 1/100, а возбуждения окиси углерода—1/30. Величины же колебательных квантов этих молекул почти одинаковы. Различие вероятностей возбуждения указанных молекул объясняется тем, что молекула окиси углерода обладает собственным дипольным моментом, что увеличивает взаимодействие ее с электроном.

Переход кинетической энергии поступательного движения электрона в энергию электронного возбуждения атома или

молекулы

Исходя из классических представлений, переход кинетической энергии поступательного движения электрона в энергию электронного возбуждения атома или молекулы можно рассматривать как неупругий удар. Удар, при котором энергия поступательного движения будет переходить во внутреннюю энергию, является неупру-гим. При неупругом ударе деформация соударяющихся тел увеличивается до тех пор, пока скорости их не станут одинаковыми (т. е. щ ~ «2 — и), после чего шары перестанут давить друг на друга и будут двигаться вместе.

По закону сохранения количества движения

rriiVi -f- m2v2 — {mx -f- tn2) и (И, 32)

Откуда

mx-\-m2

Количество движения, которым обмениваются шары

k= m\Vx — m\U = m2u — m2v2 (II, 34)

Изменение кинетической энергии при неупругом ударе равно Подставив в уравнение (11,35) выражение (11,33), получим

^1<ЛИ±И^ (П(37)

Т m\v\ + ^2У2

Знак равенства соответствует центральному удару. При нецентральном ударе (знак <) доля переданной энергии меньше, чем при центральном. Если скорость ударяемой частицы v2 = 0, то

ктгг^гг (1,38>

и если при этом первая частица — электрон, а вторая — молекула, то mi -С т2 и, следовательно, при неупругом ударе р = 1, т. е. вся энергия электрона может целиком перейти в энергию электронного возбуждения атома или молекулы. Опыт показывает, что такой переход подчинен квантовым законам. Он возможен только тогда, когда энергия ударяющего электрона равна той энергии, которая необходима для перевода электрона в молекуле из заданного в любое другое состояние, разрешенное квантовыми условиями отбора. Столкновения между электронами и атомами или молекулами, которые ведут к возбуждению атомов или молекул за счет кинетической энергии электронов, называются ударами первого рода. Франк и Герц исследовали столкновения электронов с атомами и на основании результатов исследований разработали удобные методы определения резонансных, критических и ионизационных потенциалов атомов.

Возбуждение, или ионизация, атомов при столкновении их с электронами зависит от энергии или скорости последних. В большинстве случаев вероятность возбуждения молекулы или атома до соответствующего уровня энергии возрастает с возрастанием скорости электронов до определенного значения, а при дальнейшем увеличении скорости электронов вероятность возбуждения падает. Вероятностью возбуждения называется отношение числа столкновений электрона с атомом или молекулой, приводящих к возбуждению, к общему числу столкновен

страница 17
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
фото широкого формата – 36-72 dpс размер 4500ммх2500мм
мужские оправы neolook
подставка для ноутбука с креплением к столу
настенные подставки для цветов купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)