Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
7.3. Обмен энергией между вращательными уровнямиВращательная релаксация — это основной механизм, благодаря которому происходит перераспределение населенностей уровней, заселяемых в процессе химических реакций. Низколежашие вращательные уровни галогеноводородов характеризуются очень большими скоростями вращательной релаксации, что обусловлено взаимодействием между молекулами с большими значениями дипольного момента и влиянием дальнодействующих сил, которые с лихвой компенсируют небольшие разности энергии между вращательными уровнями. Скорость релаксации вращательных уровней определяется приблизительно экспоненциальной функцией от энергии, а именно функцией вида к
Поэтому с ростом номера вращательного уровня разность энергий становится очень большой. Здесь В — вращательная постоянная молекулы. Следовательно, высоколежащие уровни, заселяемые непосредственно в химических реакциях или в процессах V-R-обмена, имеют скорости релаксации, которые могут оказаться меньше, чем скорости вынужденного излучения и других кинетических процессов. Все это приводит к необходимости учитывать в лазерной модели неравновесные вращательные функции распределения и кинетику вращательной релаксации. Например, с помошью модели импульсного лазера, построенного в работе [21], показано, что по сравнению с равновесными моделями учет вращательной неравновесности приводит к увеличению числа лазерных переходов, продолжительности генерации и уменьшению интенсивности излучения. Времена вращательной релаксации были измерены для нескольких рабочих молекул химических лазеров. Эти измерения проводились с использованием методов спектрально разрешенной флуоресценции и двойного ИК резонанса. Эта область исследований не получила столь большого развития, как колебательная релаксация. Однако постоянные усилия в данном направлении позволяют надеяться на то, что накопление большого количества информации позволит проверить теоретические модели и вытекающие из них результаты. 7.3.1. Флуоресцентные методы7.3.1.1. Флуоресценция молекул при химической накачкеИсследования методом флуоресценции сильно неравновесных продуктов были выполнены для нескольких реакций, используемых в химических лазерах. Полани с сотрудниками изучали спектрально разрешенную хемилюминесценцию для следующих реакций:
Эти эксперименты позволили установить, как меняется во времени функция распределения по вращательным уровням молекулярных продуктов этих реакций. В экспериментальном методе, который Полани с сотрудниками назвали «задержанной релаксацией», использовались два неколлимированных пучка реагирующих газов, пересекающихся в реакторе и имеющих очень низкое давление. Водород или дейтерий сильно разбавлялись аргоном и с помощью СВЧ-разряда вызывали образование атомарных реагентов. Продукты реакции, образующиеся в области пересечения пучков, быстро выносятся из области реакции. ИК излучение из зоны реакции собиралось с помощью многопроходной оптической системы Уайта и направлялось в спектрометр. Пример экспериментально полученных распределений по вращательным уровням молекул HF, образующихся в реакции представлен на рис. 7. Эти данные относятся к колебательному состоянию Рис. 7. (см. скан) Экспериментально полученные распределения относительной населенности Важной особенностью изменения во времени распределения населенности по вращательным состояниям является то, что первоначально существующий при высоких Аналогичное поведение распределения по вращательным уровням было обнаружено для молекулы дезактивации была передача вращательной энергии
или с учетом температурной зависимости
Такие функциональные зависимости наилучшим образом описывают экспериментальные данные. Здесь
Поскольку разность энергий вращательных уровней увеличивается с ростом Распределение по вращательным уровням, образующееся в процессе непрерывной химической реакции, в стационарных условиях определяется следующей системой кинетических уравнений:
Здесь Рис. 8 (см. скан) Распределения по вращательным уровням молекулы На рис. 8 иллюстрируется успешное применение данной модели для описания экспериментальных данных в случае молекулы и имеет пик вблизи Согласно модели, в которой вероятности описываются экспоненциальными функциями от
|
1 |
Оглавление
|