ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Метод ударных труб из "Химическая кинетика" В статический реактор набирают реагенты С (или С и В) и буферный газ М. Смесь подвергают импульсному фотолизу, в результате которого образуются активные частицы. Через различные времена после фотоимпульса регистрируют активные частицы или продукты реакции. Такой подход исследования элементарных реакций был предложен Норришем и Портером, и эта методика в 1967 г. была отмечена Нобелевской премией. [c.107] Следовательно, вещество С служит для создания активных частиц. Концентрации активных частиц А или С ( ), или продукты их реакций регистрируют с помощью абсорбционной или флуоресцентной спектроскопии. Наиболее часто в настоящее вре (я регистрацию активных частиц осуществляют с помощью импульсной методики. Для исследования кинетики короткоживущих частиц меняют время задержки между фото-лизирующим и пробным импульсом. [c.108] В настоящее время исследования элементарных процессов в статическом реакторе получили широкое распространение в связи с развитием импульсной техники по созданию и регистрации активных частиц. По мере развития чувствительности и временного разрешения методов лазерной спектроскопии увеличивались возможности исследований в статическом реакторе. Эти возможности условно проиллюстрированы в табл. 5.1. [c.108] Отметим еще одну важную деталь, появившуюся с развитием метода статического реактора. В классическом варианте метода импульсному фотолизу подвергалась вся газовая смесь в реакторе и требовалась большая энергия фотолизирующего импульса. Однако лазерные методы обладают пространственным разрешением, т. е. с их помощью можно фотолизировать и регистрировать частицы в локальном малом о еме. Это приводит к возможности использования фотоимпульсов меньшей энергии, т. е. к созданию активных центров в более мягких условиях. При использовании спектроскопии с пространственным разрешением необходимо создавать условия, при которых можно было бы пренебречь процессами диффузии. [c.108] В струевом реакторе реакцию изучают в непрерывной струе газов, состоящих из реагентов, разбавленных инертным газом (гелий, аргон, азот и др.). Струевой метод используют для изучения равновесных реакций атомов и радикалов, хотя в последнее время его иногда применяют и для изучения процессов с участием возбужденных частиц. [c.109] Измерив каким-либо способом концентрацию [R] и различных точках диффузионного облака, можно найти /Сэфф, следовательно, константу скорости к . [c.110] В дальнейшем ряд исследователей развили этот метод применительно к условиям быстрого потока газа. В.Л.Тальрозе и А.М. Додонов создали метод масс-спектрометрического зондирования диффузионного облака в потоке по оси цилиндрического реактора, где скорость потока имеет максимальное значение. Диффузионное облако в этом случае имеет вытянутую вдоль оси реактора форму. [c.110] Другой модификацией диффузионного метода является ин-тефальный диффузионный метод, развитый Ю.М.Гершен-зоном и Б.Ф.Мониным. В этом методе срез сопла расположен на входе в резонатор ЭПР-спектрометра. Реакцию изучают непосредственно в зоне диффузионного перемешивания реагентов. Измеряют отношение сигналов ЭПР в присутствии и отсутствие реагента В. Поскольку сигнал ЭПР пропорционален полному числу активных частиц в диффузионном облаке, метод является интефальным. [c.110] В струевом методе для перемешанных реагентов концентрация активных частиц R- из-за реакции 6 уменьшается вдоль струи. Это уменьшение, которое регистрируется экспериментально спектрометрическими методами, позволяет определить /Сб- Возникаюшие в этом методе трудности связаны с гибелью активных центров при столкновениях с поверхностью реактора, необходимостью учета продольной и поперечной диффузии, неравномерностью распределения скорости потока по сечению трубы. Обычно эксперименты проводят в условиях, когда распределением конценфации активных частиц, а также неравномерностью, связанной с пуазейлевским потоком, можно пренебречь. [c.110] Экспериментально определяют величину р и в отдельных экспериментах ([В] = 0) величину Лр. [c.111] Тогда в выражении (5.6) диффузионным членом пренебрегают. [c.111] Современные кинетические ударные трубы являются бессте-ночными высокотемпературными реакторами, в которых после прохождения ударной волны за времена 10 с газ скачком увеличивает давление и температуру и остается при постоянных значениях давления и температуры в течение 10 2-10 с. Элементарная реакция изучается в ударной волне. Стенки ударной трубы имеют комнатную температуру. Конструктивно ударная труба состоит из секций низкого и высокого давления, разделенных разрываемой диафрагмой. В качестве толкающих газов, заполняющих секцию высокого давления, обычно используют легкие газы Не и Н2, генерирующие наиболее интенсивные ударные волны. [c.111] Источником активных частиц обьино служит диссоциация каких-либо молекул. В последнее время стали использовать ударную трубу в сочетании с импульсным фотолизом. Регистрация активных частиц во времени осуществляется с помощью абсорбционной либо эмиссионной спектроскопии. [c.112] Долгое время метод ударных волн является основным методом для изучения элементарных процессов при высоких температурах (баш ше 1000 К). Однако в настоящее время этот метод стали применять для изучения реакций и при низких температурах. В этом случае в волне разрежения осуществляются импульсный фотолиз и спектроскопическая регистрация активных частиц. [c.112] Вернуться к основной статье